Naukowcy z Uniwersytetu we Fryburgu i Stuttgarcie opracowali nowy proces, który wykorzystuje standardową drukarkę 3D do produkcji mobilnego, samoregulującego się systemu materiałów.

Systemy te mogą ulegać złożonym zmianom kształtu, kurczeniu się i rozszerzaniu pod wpływem wilgoci w zaprogramowany sposób. Naukowcy przeprowadzili symulację rozwoju roślin pnących zwanych ziemniakami powietrznymi (Dioscoreabulifera) w oparciu o mechanizm ich ruchu.

Korzystając z nowej metody, zespół wyprodukował pierwszy prototyp: dopasowaną do użytkownika ortezę przedramienia, którą można dalej rozwijać do zastosowań medycznych. Proces ten został opracowany we współpracy z Tiffany Cheng i profesorem.

Achim Menges z Institute for Computational Design and Construction (ICD) oraz Integrated Computational Design and Construction (IntCDC) Uniwersytetu w Stuttgarcie oraz profesor Thomas Speck z Plant Biomechanics Group and Life, Adaptive z University of Freiburg and Energy Autonomous Klaster Doskonałości Systemu Materiałowego (livMatS).

Naukowcy prezentują swoje wyniki zaawansowanej nauki w czasopismach.

Druk 4D definiuje zmiany kształtu

Druk 3D stał się szeroko stosowanym procesem produkcyjnym. Można go nawet wykorzystać do produkcji inteligentnych materiałów i systemów materiałowych, które poruszają się po wydrukowaniu i automatycznie zmieniają kształt pod wpływem bodźców zewnętrznych (takich jak światło, temperatura lub wilgotność). Ten tak zwany „druk 4D” może wywołać z góry określoną zmianę kształtu poprzez stymulację, co znacznie rozszerza potencjalne zastosowania systemu materiałowego.

Te zmiany kształtu uzyskuje się dzięki składowi chemicznemu materiałów, które składają się z polimerów reagujących na bodziec. Jednak drukarki i podstawowe materiały używane do produkcji takich systemów materiałowych są zwykle wysoce wyspecjalizowane, dostosowane i drogie – aż do teraz.

Teraz, przy użyciu standardowych drukarek 3D, można produkować systemy materiałowe, które reagują na zmiany wilgotności. Biorąc pod uwagę ich strukturę, te systemy materiałowe mogą zmieniać kształt w całym systemie lub tylko w jednym elemencie. Naukowcy z Uniwersytetu we Freiburgu i Uniwersytetu w Stuttgarcie połączyli wiele warstw rozszerzających i stabilizujących, aby uzyskać złożony mechanizm ruchu: zwiniętą strukturę, która rozciąga „kieszeń” jako środek zwiększający ciśnienie, aby ją zacisnąć. Kiedy „kieszonka” zostanie zwolniona, może sama się ponownie rozluźnić, a zwinięta struktura powraca do stanu otwartego.

Mechanizm ruchu naturalnego przeniesiony na system materiałów technicznych

W tym nowym procesie naukowcy wykorzystali mechanizm zaczerpnięty z natury: ziemniak powietrzny wspina się na drzewo, wywierając nacisk na pień rośliny żywicielskiej. W tym celu rośliny są najpierw luźno owinięte wokół pnia. Wtedy wyrosną „przysadki”, które są podstawą liści, co zwiększa przestrzeń między splątaną łodygą a rośliną żywicielską. Powoduje to napięcie w krętych łodygach ziemniaka powietrznego. Aby naśladować te mechanizmy, badacze skonstruowali modułowy system materiałów, konstruując jego warstwy tak, aby mógł zginać się w różnych kierunkach i w różnym stopniu, zwijając się w ten sposób i tworząc strukturę spiralną. „Kieszenie” na powierzchni powodują wypchnięcie spirali na zewnątrz i naprężenie, powodując kurczenie się całego systemu materiałowego.

Jak dotąd nasz proces ogranicza się do istniejących podstawowych materiałów, które reagują na wilgoć. W przyszłości tanie materiały, które mogą reagować na inne bodźce, będą wykorzystywane w druku 3D i mogą być wykorzystywane w naszym procesie. "

Klaster doskonałości systemu materiałów autonomicznych w zakresie życia, adaptacji i energii (livMatS)

Naukowcy z klastra doskonałości autonomicznych systemów materiałowych (livMatS) Uniwersytetu we Fryburgu opracowują systemy materiałowe przypominające życie, inspirowane naturą. Podobnie jak struktury życiowe, potrafią samodzielnie dostosowywać się do różnych czynników środowiskowych, generować czystą energię z otoczenia, nie ulegają uszkodzeniom lub same się naprawiają.

Niemniej jednak te systemy materiałowe będą obiektami czysto technicznymi, a więc będą mogły być wytwarzane metodami syntetycznymi i wdrażane w ekstremalnych warunkach. Thomas Speck jest członkiem wybitnego zespołu rzeczników klastra.

Link do tego artykułu:Nowy proces samoregulacji oparty na druku 3D

Oświadczenie o przedruku: Jeśli nie ma specjalnych instrukcji, wszystkie artykuły na tej stronie są oryginalne. Proszę wskazać źródło przedruku: https://www.cncmachiningptj.com/，thanks！

Blachy, beryl, stal węglowa, magnez, druk 3D, precyzja Obróbka CNC usługi dla przemysłu ciężkiego, budowlanego, rolniczego i hydraulicznego. Nadaje się do tworzyw sztucznych i rzadkich obróbka stopów. Może toczyć części o średnicy do 15.7 cala. Procesy obejmują obróbka szwajcarskaprzeciąganie, toczenie, frezowanie, wytaczanie i gwintowanie. Zapewnia również polerowanie metali, malowanie, szlifowanie powierzchni i wał usługi prostowania. Zakres produkcji (m.in. aluminium odlewanie i odlewanie ciśnieniowe cynku,) wynosi do 50,000 XNUMX sztuk. Nadaje się do śrub, złączy, Łożyskopompa, biegobudowa skrzyniowa, suszarka bębnowa i podajnik obrotowy zawór Applications.PTJ opracuje strategię z Tobą, aby zapewnić najbardziej opłacalne usługi, które pomogą Ci osiągnąć swój cel, Zapraszamy do kontaktu z nami ( sprzedaz@pintejin.com ) bezpośrednio do nowego projektu.