3D baskılı titanyum 'meta malzeme' tasarımı uzun süredir devam eden bir mühendislik sorununu çözdü

[™ Admin]

3D baskılı titanyum 'meta malzeme' tasarımı uzun süredir devam eden bir mühendislik sorununu çözdü

Metal alaşımlarından yapılan hücresel yapılar, eğer basınç altında çatlamaya devam etmezlerse, kemik implantlarından roket parçalarına kadar her şeyi güçlendirebilir. Araştırmacılar şimdiye kadar bu yapay "metamalzemeler" arasındaki eşit olmayan ağırlık dağılımı sorunlarını çözmek için yıllarını harcadılar ancak çok az başarı elde ettiler.

Bununla birlikte, Advanced Materials dergisinde yayınlanan yakın tarihli bir çalışmada ayrıntılı olarak belirtildiği gibi, Avustralya'nın RMIT Üniversitesi'ndeki bir ekip, son teknoloji ürünü bir 3D baskı aracının yardımıyla bitkilerden ve mercanlardan ilham aldıktan sonra nihayet çözümü bulmuş gibi görünüyor.

Mühendisler, yaygın bir titanyum alaşımı kullanarak içi boş desteklerden oluşan kafes benzeri yapılar ürettiler; bunların her biri, boyunca uzanan ilave ince bir bantla donatıldı. RMIT Seçkin İleri Üretim Profesörü ve ortak yazarı Ma Qian'a göre ekip, "stresi eşit şekilde dağıtmak için iki tamamlayıcı kafes yapısını birleştirdi; stresin normalde yoğunlaştığı zayıf noktalardan kaçınıyoruz."

Sıkıştırma testi, içi boş dikme kafesindeki (solda) gerilim konsantrasyonlarını kırmızı ve sarı renkte gösterirken (sağda) çift kafes yapısı, sıcak noktaları önlemek için gerilimi daha eşit bir şekilde yayar. Kredi bilgileri: RMIT

Qian, Pazartesi günü yayınlanan bir üniversite profilinde şöyle devam etti: "Bu iki unsur birlikte, doğada daha önce hiç bir arada görülmemiş güç ve hafifliği gösteriyor."

Kafes metamalzemelerini oluşturmak için araştırmacılar, güçlü bir lazer ışınının katmanlı titanyum granüllerini doğrudan yerine erittiği, lazer tozu yatağı füzyonu olarak bilinen son derece gelişmiş bir üretim sürecini kullandılar. Yeni, içi boş kafes yapısından yapılan bir küp üzerinde yapılan sonraki stres testleri, havacılık ve uzay mühendisliğinde yaygın olarak kullanılan bir magnezyum alaşımı olan benzer yoğun WE54 dökümüne göre yüzde 50 daha fazla ağırlığa dayandı.

Esnek meta malzeme halihazırda 350 santigrat dereceye (662 Fahrenheit) kadar sıcaklıklara dayanabilse de, yapımcıları ısıya daha dayanıklı titanyum alaşımları kullanmanın bu eşiği 600 santigrat dereceye (1.112 Fahrenheit) kadar çıkarabileceğine inanıyor. Eğer öyleyse, metal işi roket imalatında ve hatta yangınla mücadele dronlarında daha fazla kullanım alanı bulabilir.

Bu arada ekip, bu kafes yapılarının insan kemik implantlarında da yararlı olabileceğini düşünüyor; çünkü bu yapıların boşlukları, ekipman hastanın vücuduyla kaynaşırken kemik hücrelerinin yeniden büyümesine izin verebilir.

Bununla birlikte, titanyum meta malzemesinin yaygınlaşması biraz zaman alabilir. Çalışmanın başyazarı ve doktora adayı Jordan Noronha'nın RMIT'in makalesinde açıkladığı gibi, "Herkesin deposunda lazer toz yataklı füzyon makinesi yoktur."

Yine de Noronha, Qian ve meslektaşları, teknolojik gelişmelerin ve artan ekipman erişilebilirliğinin, sonunda başkalarının da meta malzeme tasarımlarından yararlanmasını kolaylaştıracağına inanıyor.

Makaleler, yapılan herhangi bir satın alma işleminin gelirini paylaşmamızı sağlayan ortaklık bağlantıları içerebilir.

Kaynak: Popular Science