معجزه تیتانیومی در ساخت خودرو و سازه‌ها

غزال زیاری: دانشمندان با بهره گیری از پرینترهای سه بعدی فلزی پیشرفته، می‌توانند ساختارهای مشبکی را با الهام گرفتن از طبیعت ایجاد کنند که قادر است تا تنش بار را در بین پایه‌های داخلی توزیع کند.

آنها با بهره‌گیری از این روش، یک مکعب شبکه‌ای از یک فراماده جدید ساخته‌اند که ۵۰% از آلیاژهای هوافضا با چگالی مشابه قوی‌تر است. این یک پیشرفت چشمگیر به‌حساب می‌آید؛ اما این فراماده به یک فرآیند ساخت پیشرفته نیازمند است و این بدان معناست که به این زودی‌ها در هواپیماها یا صنایع دیگر شاهد استفاده از آن نخواهیم بود.

الهام گرفتن از طبیعت

طبیعت بزرگترین معلم مهندسان است. انسان‌ها سوزن‌های جراحی را با الهام گرفتن از پشه‌ها ساختند؛ لامپ‌های LED را با ایده گرفتن از کرم شب‌تاب و حتی فناوری ساخت هلیکوپتر را با تماشای مرغ مگس‌خوار طراحی کردند. مهندسان برای ایجاد بعضی از سخت‌ترین مواد هوا فضا، با بازسازی ساختارهای شبکه‌ای در پایه‌های توخالی موجود در نیلوفرهای آبی ویکتوریایی و رجان‌های لوله‌ای وارد عمل شده‌اند.

البته بازآفرینی این سازه‌های طبیعی، یک دردسر بزرگ مهندسی به شمار می‌رود؛ چرا که توانایی تولید محدود، بدین معناست که این سازه‌های مشبک، پتانسیل تحمل بار زیادی ندارند. خوشبختانه عصر چاپ سه بعدی، حالا سطحی از ظرافت را به ارمغان آورده که به مهندسان اجازه می‌دهد تا اسرار سبک و در عین حال بادوام طبیعت را به خدمت بگیرند.

متاماده‌ای هم وزن ولی قوی‌تر از آلیاژ منیزیم

در مقاله‌ای که اخیرا در مجله Advanced Materials منتشر شد، دانشمندانی از دانشگاه سلطنتی فناوری ملبورن (RMIT) استرالیا، یک متاماده را با بهره‌گیری از فناوری چاپ سه‌بعدی ساخته‌اند که ۵۰% قوی تر از آلیاژ منیزیم ریخته ‌گری WE۵۴ است که در صنعت هوا فضا مورد استفاده قرار می‌گیرد و این درحالی است که چگالی مشابهی با آن دارد.

اعضای این تیم، در این مسیر بر یک مشکل رایج درباره "ساختارهای سلولی" توخالی که دلیل آن استرس متمرکز بر نواحی خاصی از پایه است که منجر به شکست زودرس می‌شود، غلبه کردند. در نتیجه دانشمندان توانستند یک شبکه چند توپولوژیک طراحی کنند که تنش بار را به شکل یکنواختی توزیع کند و بدین ترتیب"نقاط داغ" در تحمل وزن بار، ایجاد نشده و ترک‌ها در طول سازه منحرف گردید.