3D-друковані метаматеріальні “машини” більші за суму своїх частин

Метаматеріали можуть здаватися такими, що не підкоряються законам природи. Згинаючи світлові хвилі, вони можуть утворювати тканину плащів-невидимок. Маніпулюючи звуковими хвилями, вони можуть підтримувати повністю звуконепроникні приміщення. Ці крихітні штучні структури мають суму, більшу за їхні частини, що надає їм розумних властивостей, заснованих на їхній формі, розмірі і розташуванні, а не на матеріалах, з яких вони виготовлені.

Команда дослідників з Інституту Хассо Платтнера в Потсдамі, Німеччина, розвинула концепцію метаматеріалів в іншому напрямку, розробивши так звані “метаматеріальні механізми” – об’єкти з, здавалося б, простою внутрішньою мікроструктурою, які виконують досить складні функції, оскільки вони складаються з одного шматка 3D-друкованого матеріалу.

“Метою цієї роботи було дослідити, як ми можемо створювати матеріали, які одночасно є машинами”.

Для розробки своїх механізмів дизайнери та інженери почали з вивчення повсякденного об’єкта: поворотних дверних ручок. Вони використовували тверді комірки, які виконували роль ручки та анкерних блоків, а також використовували “зсувні” комірки, щоб забезпечити рух деталей. Вони швидко зрозуміли, що якщо їм вдасться реалізувати обертання, вони зможуть з’єднати ручку з петлею і отримати повнофункціональну дверну клямку.

“Метою цієї роботи було дослідити, як ми можемо створювати матеріали, які одночасно є машинами, – розповіла Digital Trends провідний дослідник і аспірант Олександра Іон. “Зазвичай матеріали призначені для певної деформаційної поведінки, але не для перетворення сил для реалізації механічних функцій. Наш підхід дозволяє досягти більш глибокої інтеграції між структурними і механічними функціями матеріалів”.

• AMD Ryzen 7 5800X3D перевершує попередника, але AMD обіцяла більше
• Революційний 3D-чіп AMD з V-Cache може вийти на ринок зовсім скоро
• Боротьба з футбольними травмами за допомогою надрукованих на 3D-принтері гіперперсоналізованих щитків

Після розробки своєї робочої дверної клямки Іон та її команда почали створювати інші механічні машини, такі як ходунки Дженсена, пантограф та плоскогубці.

“Ці типи машин дуже прості у виготовленні, порівняно зі звичайним процесом виробництва, наприклад, механізму дверної клямки, який складається з багатьох частин і вимагає збірки”, – сказала Іон. “За допомогою цього методу ми передбачаємо, що двері можуть бути надруковані на 3D-принтері з уже встановленим механізмом дверної засувки за один виробничий етап”.

Для того, щоб протестувати свої машини, дослідники створили редактор, який дозволяє їм експериментувати і перевіряти дизайн, перш ніж відправляти об’єкти на принтер. Тепер команда планує випустити вихідний код свого 3D-редактора, щоб інші могли з ним поекспериментувати. Однак для інженерів-аматорів, які просто хочуть погратися, може виникнути крива навчання.

“Хоча інструмент, який ми реалізували до цього часу, є експертним інструментом, ми плануємо впровадити наші знання про механіку метаматеріальних механізмів з цього проекту в програмне забезпечення, щоб допомогти користувачам-початківцям у створенні та 3D-друку механізмів”, – сказав Іон.

Рекомендації редакції

• AMD повертає 3D V-Cache в Ryzen 7000 – але є один нюанс
• Витік деталей AMD Ryzen 7 5800X3D, і є погані новини
• AMD дражнить продуктивністю свого революційного чіпа 3D V-cache
• Процесор AMD Ryzen 7 5800X3D з 3D-стеком є “найшвидшим ігровим процесором у світі
• Потрібен костюм на Геловін в останню хвилину? Погляньте на ці 3D-друковані костюми

Source: digitaltrends.com