Een team van onderzoekers van het Imperial College London en de University of Sheffield heeft een manier ontwikkeld om de eigenschappen van kristalroosters na te bootsen om sterkere 3D-geprinte materialen te maken. In hun artikel gepubliceerd in het tijdschrift Natuur , de groep beschrijft hoe ze kenmerken van microscopische structuren hebben overgebracht naar 3D-geprinte polymeer- en roestvrijstalen roosters met knopen en stutten analoog aan de atomen en bindingen van kristallen. Gang Seob Jung en Markus Buehler van MIT bieden in hetzelfde tijdschrift een News and Views-stuk aan over het werk van het team in Groot-Brittannië.

De onderzoekers merken op dat microscopisch kleine kristalkorrels in het hart van metalen liggen, waardoor ze kracht en weerstand tegen breken. Ze merken verder op dat de oriëntatie van korrelroosters in dergelijke kristallen belangrijk is voor het verschaffen van een dergelijke sterkte. Niet altijd in de rij, of botsen tegen een andere structuur helpt voorkomen dat materialen die ervan zijn gemaakt kleine breuken verspreiden, waardoor ze robuuster worden. In deze nieuwe poging de onderzoekers pasten dezelfde ideeën toe op veel grotere 3D-geprinte objecten in de hoop ze ook meer kracht te geven.

De onderzoekers wijzen erop dat 3D-printen wordt gebruikt om allerlei soorten objecten te maken, een daarvan is roosters. Dergelijke objecten lijken typisch op de gearceerde spanten die te vinden zijn op spoorbruggen. Maar door de manier waarop ze zijn gemaakt, laag voor laag, dergelijke roosters zijn onderhevig aan volledige mislukking als slechts een enkele cel faalt. Om ze sterker te maken, de onderzoekers programmeerden een 3D-printer om roosters te maken met dezelfde eigenschappen als sterke kristalroosters, met doosachtige vormen die dienen als individuele cellen, of granen - in hun tests, ze gebruikten korrelgroottes van vijf tot veertig millimeter breed.

De onderzoekers ontdekten dat hun aanpak leidde tot meer sterkte in de roosterachtige objecten die ze afdrukten. Ze melden ook dat zoals bij kristallen, hoe kleiner de korrelgrootte, hoe sterker het resulterende object. Ze ontdekten ook dat ze een printer ertoe konden brengen om korrels op maat te maken en de manier waarop ze werden afgedrukt om specifieke kristallen na te bootsen, elk met verschillende positieve eigenschappen in het eindproduct. Ze suggereren dat hun techniek zou kunnen leiden tot het gebruik van 3D-printen in kritieke toepassingen zoals ventilatorbladen voor vliegtuigmotoren.

© 2019 Wetenschap X Netwerk