Ученые создают структуру, вдохновленную костями, для более прочной 3D-печати
Большинство людей сломают хотя бы одну кость за свою жизнь, но просто подумайте обо всем стрессе, который испытывают ваши кости, не ломаясь. Ученые из Университета Корнелла, Университета Пердью и Университета Кэз Вестерн Резерв использовали вдохновение из костей для создания более прочных 3D-печатных структур. Это может в конечном итоге сделать 3D-печать жизнеспособной для приложений с высокими ставками, таких как строительство и дизайн самолетов.
Ни кости, ни 3D-печатные объекты не являются абсолютно твердыми - это сделает их слишком тяжелыми. В 3D-печати проекты часто используют различные «заполнители» для усиления структуры. В костях сила происходит от губчатых структур, названных trabeculae. В обоих случаях ключом являются коллекции столбцов и балок, которые равномерно распределяют нагрузку. Команда обнаружила, что создание модифицированных версий «балок» внутри человеческой кости с помощью 3D-печати может привести к созданию объектов, которые гораздо более долговечны
Трабекулы состоят из вертикальных пластинчатых стоек и горизонтальных стержнеобразных структур, которые действуют как колонны и балки. Когда вы молоды, трабекулы в ваших костях плотные с этими лучами и колоннами. Однако с возрастом кости становятся менее плотными, поэтому переломы чаще встречаются у пожилых людей. Исследователи хотели увидеть, какое влияние оказывают две структуры трабекул на прочность.
Команда подозревала, что вертикальные пластины вносят вклад в жесткость и прочность кости, но именно горизонтальные балки делают кость долговечной в течение длительного времени. Чтобы продемонстрировать это, команда создала 3D-модель трабекул (ниже). Они показали, что трабекулы, напечатанные на 3D-принтере, имеют механические свойства, аналогичные реальной кости. Затем они создали полностью синтетическую структуру, вдохновленную человеческой костью, и отрегулировали толщину горизонтального луча. Они обнаружили, что более 30% толщины балки привели к 100-кратному увеличению несущей способности, что является убедительным доказательством того, что горизонтальные конструкции являются основным фактором прочности.
Утолщение горизонтальных опор существенно не увеличивало вес 3D-печатных объектов. Это означает, что мы могли бы в конечном итоге создать большие 3D-печатные конструкции, которые были бы прочными и достаточно легкими для транспортировки с места на место. Это также может сделать эти марсианские места обитания более крепкими. Это может даже помочь нам лучше понять изменения, происходящие в костях по мере их старения, что может привести к новым методам лечения, которые уменьшают разрывы.
Читать далее
Ученые подтверждают наличие воды на Луне
Ученые подтвердили открытие молекулярной воды на Луне. Есть ли это в форме, которую мы можем использовать? Это менее ясно.
Ученые нашли планету, где идет дождь, расплавленная скала
Земля - скала, моря - скалы, и да, даже воздух - скала.
Ученые разработали спрей для носа, который может вылечить коронавирус
В недавно опубликованном исследовании смесь оказалась эффективной для дезактивации нового коронавируса до того, как он смог заразить клетки.
Ученые напечатали на 3D-принтере микроскопический корабль "Вояджер" с собственным двигателем
У него нет варп-двигателей, но он прекрасно уживается с помощью перекиси водорода и платины.