يمتلك المهندسون الآن سلاحًا سريًا جديدًا في معركتهم ضد التآكل والتلف. وذلك بفضل طابعات المعادن ثلاثية الأبعاد المتقدمة. حيث يمكن للعلماء الآن إنشاء هياكل شبكية مستوحاة من الطبيعة تعمل على توزيع حمل الإجهاد عبر دعامات داخلية.
مكعب شبكي من ميتامواد
قام الباحثون مؤخرًا بصنع مكعب شبكي من ميتامواد جديد – أقوى بنسبة 50٪ من سبائك الفضاء ذات الكثافة المماثلة، وتم تطويره بواسطة جامعة RMIT في ملبورن. أستراليا.
على الرغم من كونها تحسينًا رائعًا. تتطلب المادة التكيفية عملية تصنيع متقدمة مما يعني أنها لن تستخدم في صناعة الطائرات (أو أي شيء آخر) في أي وقت قريب.
دليل تطور الطبيعة
قام المهندسون أيضًا بسرقة صفحة من دليل تطور الطبيعة عن طريق إعادة إنشاء الهياكل الشبكية في دعامات مجوفة موجودة في زنابق الماء الفيكتورية والمرجان البريدي القوي.
ومع ذلك، كان إعادة إنشاء هذه الهياكل الطبيعية بمثابة صداعًا هندسيًا، حيث أن القدرة التصنيعية المحدودة تعني أن هذه الهياكل الشبكية لا ترقى إلى إمكاناتها في تحمل الأحمال. لحسن الحظ، يوفر عصر الطباعة ثلاثية الأبعاد الآن مستوى من الدقة يتيح للمهندسين أخيرًا كشف أسرار الطبيعة الخفيفة والمتينة.
وفي ورقة بحثية جديدة نشرت في مجلة Advanced Materials، قام العلماء من جامعة RMIT (معهد ملكي للتكنولوجيا في ملبورن) في ملبورن، أستراليا، بإنشاء ميتامواد مطبوع ثلاثي الأبعاد أقوى بنسبة 50٪ من سبيكة المغنيسيوم المصبوب WE54 المستخدمة في صناعة الفضاء الجوي (والتي لها كثافة مماثلة).
تغلب الفريق على مشكلة شائعة مع هذه “الهياكل الخلوية” المجوفة بسبب تركيز الإجهاد على مناطق معينة من الدعامة، مما يؤدي إلى فشل مبكر. وبدلاً من ذلك، صمم العلماء شبكة متعددة التضاريس توزع إجهاد الحمل بالتساوي لتجنب “نقاط ساخنة” تحمل الحمل بالإضافة إلى حرف انحراف الشقوق على طول الدعامات.
اقرأ أيضًا:
مميزات المادة الجديدة:
- أقوى بنسبة 50٪ من سبائك الفضاء ذات الكثافة المماثلة.
- خفيفة الوزن ومرنة.
- مقاومة للتآكل والتلف.
- قابلة للتصنيع باستخدام طابعات ثلاثية الأبعاد متقدمة.
تطبيقات المادة الجديدة:
- صناعة الطائرات والفضاء.
- صناعة السيارات.
- البناء والتشييد.
- الأجهزة الطبية.
- الأجهزة الإلكترونية.
التحديات:
- تتطلب المادة عملية تصنيع متقدمة باهظة الثمن.
- لم يتم اختبار المادة على نطاق واسع في تطبيقات العالم الحقيقي.
النتائج:
تظهر المادة الجديدة إمكانات كبيرة لتحسين قوة ومتانة مجموعة متنوعة من المنتجات. ومع ذلك، فإن التحديات المتعلقة بالتصنيع والتكلفة ستحتاج إلى معالجتها قبل أن تصبح المادة واسعة الانتشار.
اقرأ أيضًا:
مايكروسوفت: 80% من أعطال الكمبيوتر سببها عدم تحديث برامج التشغيل