Характеристики ячеистых материалов зависят от механических свойств ячеек. Такая структура позволяет, к примеру, костям сохранять прочность, оставаясь легкими. Специалисты из MIT (США) применили тот же подход для создания искусственных материалов. Меняя геометрию ячеек, они смогли настроить их механические, тепловые и акустические параметры. Разработка может найти применение в авиа- и автомобилестроении, в космонавтике.
Сетчатые инженерные конструкции часто выполняют несущую функцию в композитных многослойных структурах. Так, например, устроено авиационное крыло, под оболочкой которого находятся пересекающиеся диагональные балки, образующие ячейки. Такая структура обладает высокой прочностью и малым весом. Ячейки, состоящие не из балок, а из пластин, еще прочнее, но из-за сложной формы их трудно изготавливать, особенно для крупных объектов.
Специалисты из MIT обошли эту трудность с помощью древнего японского искусства киригами — создания трехмерных объектов из определенным образом разрезанной бумаги. Для того чтобы прочно соединить ячеистые структуры с верхним и нижним слоем панели-сэндвича, инженеры модифицировали одну из техник сгибания бумаги и нашли способ крепить пластины без особого труда, на болтах или заклепках.
В процессе проектирования и производства инженеры получили также возможность управлять определенными механическими свойствами: жесткостью, прочностью, модулем изгиба. Эту информацию, как и 3D-форму, они закодировали в кромкосгибочную карту, которая используется для создания подобных объектов.
Для испытания метода были изготовлены алюминиевые структуры, которые показали прочность на сжатие свыше 62 кН при массе всего 90 кг на квадратный метр. При этом прочность материала позволяла выдержать в три раза больше нагрузки, чем обычный гофрированный алюминий.
Такая технология может быть использована для производства разнообразных материалов — стальных и композитных — необходимых в аэрокосмической или автомобильной индустрии. В будущем, для облегчения непростого процесса моделирования таких конструкций, разработчики планируют создать доступные инструменты проектирования под CAD.
Команда исследователей из США изготовила высокоэнтропийный наноструктурный сплав, превосходящий по прочности и пластичности другие новейшие материалы, созданные при помощи аддитивных технологий. Его можно с успехом применять в аэрокосмической промышленности, медицине, энергетике и транспортной сфере.
