Ученые напечатали титановый куб, который на 50% прочнее авиакосмического сплава
Австралийские исследователи из RMIT разработали уникальную решетчатую конструкцию, почти в полтора раза превосходящую по прочности литой магниевый сплав WE54, применяемый в авиации и космической промышленности. На первый взгляд, она очень сложна, но ученые утверждают, что при наличии 3D-принтера изготовить ее можно сравнительно просто.
Отправной точкой работы стали конструкции из полых стоек. В этом команда вдохновлялась водяными лилиями и кораллами. Для достижения успеха пришлось детально рассмотреть все возможные способы снижения концентрации напряжений материалов в точках их соединения. Ведущий автор исследования профессор Ма Цянь говорит, что для ячеистых структур напряжения должны распределяться равномерно, но в большинстве топологий только половина материала работает против сжимающих нагрузок.
Исследователям пришлось усилить трубчатую решетку. Для этого они наложили сверху вторую решетку и добавили тонкое Х-образное поперечное усиление. За счет этого распределение нагрузки стало более равномерным, что было подтверждено тестами. Важно, что решетку можно масштабировать, получая детали необходимой формы и размеров – возможности ограничиваются только используемым принтером. Также материал показал хорошую термостойкость – 350 °C. При использовании в конструкции термостойкого титанового сплава этот показатель можно поднять до 600 °C.
Уже сейчас просматривается несколько применений технологии. Прежде всего, структура может найти применение в производстве деталей самолетов и космических аппаратов. Кроме того, она может стать прорывом для медицины – материал отлично подходит для костных имплантов. Профессор Ма Цянь убежден, что со временем она станет доступна для массового использования в самых различных областях.
