デルフト工科大学の研究者が微細構造の勾配を3Dプリント

デルフト工科大学の研究者が微細構造の勾配を3Dプリント
テキスト: 未知の大陸

デルフト工科大学の研究チームは、階層的微細構造の 3D プリントのプロセスをさらに最適化しました。段階的な密度は質量を非常に効率的に使用できるため、多くの人がこの問題に取り組んでいます。骨が良い例です。骨の密度が高いほど、骨が耐えられるストレスは大きくなり、骨が支えられる重量は少なくなります。その結果、骨は高い強度対重量比を持ち、必要な部分では硬くなり、他の部分ではより柔軟になります。密度の変化は微細構造の勾配であり、自然界全体で見られますが、これらの勾配を 3D プリントすることは困難であることが判明しています。


微細構造の勾配を作る上での主な障害は、隣接するセルの適合性を一致させることです。微細構造は互いに物理的に接続されている必要がありますが、密度が異なると、その形状が必ずしもうまく整列するわけではなく、一部のセルは異なるグレードの隣接するセルに接触しないことになります。これにより、構造の完全性に問題が生じ、3D プリント中およびプリント後に問題が発生する可能性があります。最高の 3D 印刷ハードウェアはほぼあらゆる形状を生成できるため、ソリューションは主に計算とアルゴリズムに基づいています。コツはジオメトリを作成することです。



デルフト工科大学のチームは、「トポロジー的に最適化された微細構造間の最良の接続を見つける」ことを目指しました。そして、彼らはそれを実現しました。彼らのアプローチは、「細胞と隣接細胞の物理的特性を同時に最適化し、材料の接続性と物理的特性のスムーズな変化を確保する」ものです。彼らは、中央領域は非常に密度が高いが、部品の外側に向かって徐々に多孔質になる 3D プリントされたインプラントのプロトタイプを通じて、このアプローチを実証しました。 「機能的勾配は、骨とインプラントの界面での骨の成長を促進し、同時に骨の成長が起こらない領域での構造的完全性を維持し、機械的特性を向上させます。」



研究者らの階層的微細構造最適化プロセスは、軽量特性が最も重視される医療業界や航空宇宙業界に役立つだろう。最終的には、これらの密度勾配は、3D モデリング ソフトウェアやスライス プログラム、またはその両方の機能として追加される予定です。デザイナーは、Photoshop と同様に、開始点、終了点、グラデーションの範囲と方向を選択し、密度グラデーションを使用してオブジェクトを 3D プリントできるようになります。問題は、誰が最初にそのような機能を実装するかということです。

出典: 未知の大陸

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