211service.com
Viegla, izturīga origami keramika
Jauns veids, kā drukāt un salocīt keramikas un metāla režģus miniatūrās konstrukcijās, varētu radīt jaunas vieglas inženierbūves. Metode ietver režģa lokšņu izgatavošanu no keramikas tintes, pēc tam šīs loksnes salokot un karsējot, lai izveidotu sarežģītas formas. Šo metodi varētu izmantot, lai izgatavotu vieglas detaļas kosmosa lietojumiem, sarežģītas sastatnes audu inženierijai, kā arī filtrus un katalizatorus rūpnieciskās ķīmiskās ražošanas vajadzībām.
Sarežģītas struktūras: Sarkanais konuss šī attēla augšējā centrā ir drukas galviņa, ko izmanto, lai izgatavotu divdimensiju keramikas un metāla tintes režģus. Šos režģus var salocīt, lai izveidotu sarežģītas struktūras, tostarp kubus, spirāles un pat origami celtni.
Mēs varam izveidot sarežģītas, trīsdimensiju formas, kuras nevar izveidot citos veidos, saka Dženifera Lūisa , Materiālu izpētes laboratorijas direktors Ilinoisas Universitātē Urbana-Champaign. Lūiss šo tehniku izstrādāja kopā ar Ilinoisas pētnieku Boku Ahnu un Deivids Danands , Ziemeļrietumu universitātes materiālu zinātnes profesors. Pētnieki saka, ka tas aizpilda vajadzību pēc veida, kā izgatavot sarežģītas struktūras centimetru mērogā - pārāk mazas parastai formēšanai vai apstrādei un pārāk lielas litogrāfijai vai līdzīgām metodēm.
Lūiss jau iepriekš ir radījis jauna veida tintes un drukas metodes divdimensiju struktūru veidošanai. Viņas pieeja ietvēra tintes, kas satur keramikas vai metāla daļiņas, izspiešanu no drukas galviņas, līdzīgi kā zobu pastu izspiež no tūbiņas. Ar šīm tintēm Lūiss varēja izveidot režģa rakstus pa vienam slānim. Pēc tam režģi varētu uzkarsēt, lai daļiņas sapludinātu kopā un noņemtu tintes šķīdinātājus.
Lūisa grupa pievērsās origami locīšanai, kad kāds līdzstrādnieks viņai lūdza izgatavot koncentriskus titāna cilindrus izmantošanai audu inženierijā kā implantus, lai veicinātu kaulu augšanu. Āns saprata, ka šādu struktūru var izveidot, sarullējot drukātu režģi, pirms tas to karsē, un grupa izdomāja tintes sastāvu, lai tas labāk atbilstu procesam. Materiāls ir pietiekami elastīgs, lai to varētu salocīt, bet pietiekami izturīgs, lai nenoslīdētu vai nesaplaisātu, pirms tas ir sacietējis.
Tāda pati tehnika tagad ir izmantota, lai izgatavotu sarežģītas struktūras, kas ietver origami celtni, kam nepieciešami 16 salokāmi soļi. Pētnieki saka, ka celtnim nav praktiskas pielietojuma, bet tas parāda šīs tehnikas priekšrocības.
Drukāšanas un locīšanas tehnika ļauj izveidot vēlamo formu, bet ar izņemto svaru, saka Bobs Pētersons, uzņēmuma vecākais zinātnieks. Aerojet , aviācijas un kosmosa uzņēmums, kura galvenā mītne atrodas Sakramento, Kalifornijā un kas nav saistīts ar Ilinoisas grupu.
Pītersons saka, ka šo paņēmienu varētu izmantot, lai izgatavotu, piemēram, vieglākus titāna stiegrojuma statņus raķešu spārniem, un viņš lēš, ka Ilinoisas grupas ražošanas tehnika varētu samazināt šo konkrēto daļu svaru no aptuveni 1,5 mārciņām līdz ceturtdaļmārciņai. Tā vietā, lai, piemēram, izveidotu cietu titāna kubu, pētnieki varētu izveidot dobu, izmantojot daudz mazāk materiālu. Salocītām metāla un keramikas konstrukcijām jāspēj izturēt arī ārkārtējas temperatūras un lielas slodzes, kas ir svarīgi aviācijā un rūpniecībā.
Ilinoisas pētnieki strādā ar plašāku materiālu klāstu un pārbauda jau izgatavoto konstrukciju mehāniskās īpašības. Titāna konstrukcijas, saka Dunands, ir spēcīgas un izturīgas pret lūzumiem. Viņš piebilst, ka pieejai jābūt saderīgai ar dažādiem materiāliem, izņemot titānu, tostarp tēraudu un citus metālus, daudzus keramikas izstrādājumus un savienojumus, ko izmanto ceolītu ražošanai, ko parasti izmanto filtrēšanai un katalīzei.