Tehnologija čini složene 3D printane dijelove pouzdanijima

Ljudi se sve više okreću softveru za dizajniranje složenih materijalnih struktura poput krila aviona i medicinskih implantata. No, kako modeli dizajna postaju sve sposobniji, tehnike izrade nisu pratile taj trend. Čak se i 3D printeri muče s pouzdanom proizvodnjom preciznih dizajna koje stvaraju algoritmi. Problem je doveo do nepovezanosti između načina na koji se očekuje da će se materijal ponašati i kako on zapravo funkcionira.

Istraživači s američkog tehnološkog instituta MIT, sada su stvorili način na koji modeli mogu uzeti u obzir ograničenja 3D ispisa tijekom procesa dizajniranja. U eksperimentima su pokazali da se njihov pristup može koristiti za izradu materijala koji se ponašaju puno bliže onome što bi trebali.

Pristup je opisan u časopisu Materials and Design,  u radu otvorenog pristupa čiji su koautori izvanredna profesorica građevinskog i ekološkog inženjerstva Josephine Carstensen i doktorand Hajin Kim-Tackowiak.

U prethodnom radu, Carstensen je razvila algoritam koji je u algoritme dizajna za gredne strukture ugradio informacije o veličini mlaznice za ispis. Za ovaj rad, istraživači su nadogradili taj pristup kako bi uključili smjer glave za ispis i odgovarajući utjecaj slabe veze između slojeva. Također su ga prilagodili složenijim, poroznijim strukturama koje mogu imati izuzetno elastična svojstva.

Pristup omogućuje korisnicima dodavanje varijabli algoritmima dizajna koje uzimaju u obzir središte kuglice koja se istiskuje iz glave za ispis i točnu lokaciju područja slabijeg spajanja između slojeva. Pristup također automatski diktira putanju kojom bi glava za ispis trebala ići tijekom proizvodnje.

Istraživači su koristili svoju tehniku ​​za stvaranje niza ponavljajućih 2D dizajna s različitim veličinama šupljih pora ili gustoća. Usporedili su te kreacije s materijalima izrađenim korištenjem tradicionalnih dizajna optimizacije topologije istih gustoća.

U testovima, tradicionalno dizajnirani materijali odstupali su od svojih predviđenih mehaničkih performansi više nego materijali dizajnirani korištenjem nove tehnike istraživača pri gustoćama materijala manjim od 70 posto. Istraživači su također otkrili da konvencionalni dizajni dosljedno prekomjerno talože materijal tijekom izrade. Sveukupno, pristup istraživača doveo je do dijelova s ​​pouzdanijim performansama pri većini gustoća. 

U budućem radu, istraživači se nadaju poboljšati svoju metodu za veće gustoće materijala i za različite vrste materijala poput cementa i keramike.