В Швейцарии напечатали рекордно легкий и прочный материал
Logo
Cover

Прочные и легкие материалы преобразят самые разные сферы жизни: из них можно делать медицинские импланты, корпуса для небьющихся смартфонов или рамы для сверхлегких и экономичных автомобилей.

Трехмерная печать и другие аддитивные технологии позволяют производить материалы с такими сложными внутренними структурами, которые раньше невозможно было себе представить, пишет Phys.org. Предельно наглядную иллюстрацию выгод, которые несет такой подход, создали исследователи из Швейцарской высшей технической школы Цюриха.

Их пористый материал — очень легкий, а его жесткость близка к теоретическому пределу.

Отличительная черта новой конструкции в том, что жесткость внутренней конструкции достигается за счет новой схемы пересечения плоскостей. «Принцип ферм очень старый, он издавна использовался для строительства фахверковых домов, стальных мостов и башен вроде Эйфелевой. Это прозрачная конструкция, и часто ее воспринимают как идеальную легкую структуру, — говорит профессор Дирк Мор, автор изобретения. — Однако при помощи компьютерных вычислений и экспериментов мы нашли новое семейство структур из плоскостей, которые в три раза жестче, чем фермы того же веса и объема».

Сначала ученые рассчитали свойства этих материалов на компьютере, затем напечатали образцы в микрометровом масштабе из пластика.

Мор утверждает, что к преимуществам новой конструкции относится и ее масштабируемость — для создания сверхпрочных ферм можно брать любой подходящий материал и создавать структуры любого размера.

Мор и его коллеги опередили свое время: пока изготавливать такие решетки слишком дорого. Если построить здание из таких стальных конструкций, оно будет стоить столько же, сколько конструкция из серебра.

Но ученые надеются, что ситуация изменится, когда в технологиях 3D-печати произойдет прорыв, и они станут массовым явлением.  Новости о прогрессе в этой области приходят буквально каждый день: в MIT ускорили процесс печати в 10 раз, в Китае на принтере напечатали мост, а в США — литий-ионные аккумуляторы произвольной формы.

Вдвое увеличить прочность самолетов и ракет сможет новый композитный материал, разработанный российскими учеными. Он легкий, как алюминий, но по прочностным характеристикам приближается к титану.