Конструкційний матеріал, що імітує дерево

Склад нового матеріалу і пристрій принтера дозволяють задавати спрямованість волокнам наповнювача.

Для друку 3D вже використовується багато матеріалів з різними властивостями. Найпопулярнішими стали термопластики і СФ-відтворювані смоли, але пошук і винахід нових триває. Вчені-матеріалознавці з Гарвардської школи інженерної справи та прикладних наук у співпраці з фахівцями Інституту біоніки Вісса створили термоактивний матеріал на основі епоксидної смоли, який може бути використаний для друку структурних елементів легких архітектурних конструкцій.

У складі 3D- «чорнил» - епоксидна смола, мікропластинки глини (для підвищення в'язкості), компаунд диметилметилфосфат, карбід кремнію і вуглецеві волокна. Поєднання цих інгредієнтів дозволило отримати універсальний і міцний друкований матеріал з можливістю регулювати в широких межах його міцність і ударну в'язкість. Показники стійкості до різного роду навантажень у нового матеріалу на 200% вище, ніж у широко використовуваних в даний час в індустрії 3D-друку полімерних композитів. Стаття «3D-Printing of Lightweight Cellular Composites», в якій вчені повідомляють про свій винахід, опублікована у виданні Advanced Materials, авторами статті стали Бретт Комптон і Дженніфер Льюїс.

Лорна Гібсон, професор матеріалознавства і машинобудування в Массачусетському технологічному інституті пояснює значення дослідження:

"Вперше за допомогою 3D-друку створена стільникова структура з армованими волокнами клітинними стінками. Особливе значення має те, що волокна можуть бути вирівняні, за допомогою контролю над співвідношенням розмірів волокон і діаметра сопла принтера. Це знаменує собою важливий крок вперед у проектуванні інженерних матеріалів, які імітують дерево ".

Чому важлива можливість імітувати деревину таким чином? Чи не простіше вирощувати більше дерев?

Новий матеріал передбачається використовувати у виробництві вітряних турбін. Лопаті цих високотехнологічних споруд являють собою багатошарову конструкцію, одним з компонентів якої служить бальзове дерево. Бальза (бальсу) - швидкозростаюче дерево, легко відновлюваний ресурс, але його використання накладає на розробників і виробників безліч обмежень. Це і складність отримання матеріалу необхідної довжини, і неможливість досягти точно заданих фізичних властивостей.

Бретт Комптон вважає, що винахід має найширші перспективи застосування:

"Ми отримуємо додаткову можливість контролю над наповнювачем. Розуміючи, як краще інтегрувати наповнювач в компонент конструкції, ми можемо і далі покращувати дизайн компонентів і підвищувати ефективність матеріалів. Надалі ми зможемо використовувати таку технологію 3D-друку, коли зміна орієнтації волокна наповнювача і складу зв'язувальної речовини буде відбуватися "на льоту" ".

Крім вітряних турбін, матеріал може використовуватися в автомобільній промисловості, що зробить можливим перехід на новий рівень енергоефективності транспортних засобів.