Uzay ve havacılıkta kullanılan benzer materyallere göre %50 daha güçlü.
Zorluk : Karbon fiber ve grafen gibi hem güçlü hem de hafif materyaller tıbbi implantlardan zeplinlere kadar her şeyi yapmak için kullanılıyor ve giderek daha fazla “güç-ağırlık oranına” sahip olanları geliştirmek birçok materyal bilimcinin hedefi.
Bu gayeye ulaşmak için bazıları tabiata yöneldi ve Victoria nilüferindeki gibi bazı bitkileri epey güçlü kılan içi boş kafes yapıları metalde çoğaltmanın yollarını aradı.
“Bu iki element birlikte, tabiatta daha önce hiç görülmemiş bir güç ve hafifliği sergiliyor.”
Ancak şu ana kadar mevcut üretim tekniklerini kullanarak üretebildikleri şeyler yetersiz kaldı; yük geriliminin eşit olmayan dağılımı, bu sentetik materyallerin doğal muadilleri kadar güçlü olmamasının en önemli nedenidir.
RMIT Üniversitesi’nde ileri üretim ve gereçler alanında seçkin bir profesör olan Ma Qian, “İdeal olarak, tüm karmaşık hücresel materyallerdeki gerilim eşit şekilde dağıtılmalıdır,” dedi . “Çoğu topoloji için, gerecin yarısından daha azının temel olarak basınç yükünü taşıması yaygındır, daha büyük hacimli gereç ise yapısal olarak kıymetsizdir.”
Yenilikler neler? Qian’ın ekibi, gelişmiş bir metal 3D baskı tekniği kullanarak, yük gerilimini daha eşit şekilde dağıtan bir kafes yapısına sahip, tabiatta görülmeyen özelliklere sahip bir gereç olan yeni bir “metamalzeme” yarattı .
Yapılan testlerde, yaygın bir titanyum alaşımından üretilen metamalzemelerinin, havacılıkta kullanılan benzer yoğunluktaki en güçlü alaşımdan %50 daha güçlü olduğu kanıtlandı.
Qian, “İçinde ince bir bant bulunan içi boş boru halindeki kafes yapısı tasarladık,” dedi. “Bu iki öge birlikte, tabiatta daha önce hiç görülmemiş bir güç ve hafiflik sergiliyor. Gerilimi eşit şekilde dağıtmak için iki tamamlayıcı kafes yapısını etkili bir şekilde birleştirerek, gerilimin nrmalde ağırlaştığı zayıf noktalardan kaçınıyoruz.”
Metamalzeme imali : RMIT ekibi, süper güçlü metamalzemelerini yaratmak için, klasik 3B baskıdan çok farklı olan ” lazer toz yatak füzyonu ” adı verilen bir 3B baskı tekniğine güvendi . Bu teknik, bir materyalin bir nozülden katman katman ekstrüde edildiği klâsik 3B baskıdan çok farklıdır .
Bunun yerine, yazıcının tabanına bir metal tozu katmanı yayılır. Daha sonra tozu istenilen desende eritmek için bir lazer kullanılır. Daha sonra yatağa başka bir toz katmanı eklenir ve işlem, yeni eritilmiş metalin altındaki metale bağlanmasıyla tekrarlanır.
Geleceğe bakış: Bu teknik eşsiz metamalzemenin yaratılmasını sağlasa da, onu laboratuvardan çıkarıp gerçek dünya uygulamalarına sokmanın önünde bir engel olabilir; en azından başlangıçta.
Jordan Noronha, “Geleneksel üretim süreçleri bu karmaşık metal metamalzemelerin üretimi için pratik değil ve herkesin deposunda lazer toz yatak füzyon makinesi yok” dedi.
“Ancak teknoloji geliştikçe daha erişilebilir hale gelecek ve baskı süreci çok daha hızlı hale gelecek, bu da daha geniş bir kitlenin yüksek dayanımlı çoklu topolojili metamalzemelerimizi kendi bileşenlerinde uygulayabilmesini sağlayacak” diye devam etti.
20:44
