構造フォーム：大きな応用可能性を秘めた、軽量で高強度の新しいタイプの3Dプリント構造

アブダビのマスダール科学技術研究所の研究者らが、3Dプリントに関する注目すべき特許出願を提出した。この申請は、3Dプリントされた超強力で軽量な「構造フォーム」を作成する方法に関するものです。このフォームは、プラスチックや合成素材など、さまざまな素材を使用して作ることができます。独自のハニカム構造により、航空宇宙、医療、自動車産業の機械の製造に使用できます。優れた熱特性、電気特性、機械特性を実現するようにプログラムすることもでき、汎用性をさらに高めることができます。

この大きな進歩は、同研究所のデバイス・材料工学准教授であるラシッド・アブ・アル・ルブ博士が率いる研究チームによって達成された。チームの研究は、「Composites Science and Technology」を含む査読付き学術誌 5 誌に掲載されました。同時に、彼らはこの研究の特許を申請する準備ができています。さらに、研究チームは、3D プリントされた構造物によって、エネルギー、水道、石油、ガス産業など、超強力で軽量な導電性材料に依存するあらゆる産業の効率が向上すると考えています。

アブ・アル・ルブ教授は、このフォーム構造の鍵は、内部の3Dプリントされた形状、つまり内部構造にあると説明した。エッフェル塔に強度とバランスをもたらす鉄骨の梁と支柱の格子細工と同様に、これらのハニカム構造は、90 パーセントが空気である内部形状から強度を得ています。「私たちは新しい材料を創り出しているわけではありません。その代わりに、鋼鉄やプラスチックなどの既存の材料を再設計しているのです。材料の内部形状を変えることで、硬度、導電性、多孔性などの望ましい特性を実現できるのです」とアブ・アルルブ教授は語った。彼らはコンピュータモデルを使用して、それぞれが独自の幾何学的特性を持つ何千もの異なるフォーム構成を生成しました。

コンピュータモデルの助けにより、このプラットフォームは非常に使いやすくなります。研究者は、強化された電気的性能や熱的性能、剛性、望ましい重量など、フォーム構造に必要な特性を選択するだけです。次に、アルゴリズムによって最も適切なジオメトリが選択されます。これらの形状は 3D プリントされ、既存の材料の特性を強化するために、または独立したフォーム構造として使用されます。

フォーム構造の多孔性さえもコンピューターモデリングによって実現できるため、ガスと液体の流れの分布を制御するのに最適です。研究者たちは、この技術は石油やガスの操作、淡水化、廃水処理にも利用できる可能性があると考えている。「このフォーム構造はガスの流れを最大化し、触媒コンバーターの変換効率を向上させ、自動車エンジンからの温室効果ガスの排出を削減するために使用できる」とオライブ・アル・ケタン教授は付け加えた。

もちろん、発泡スチロールで作られた建物は本質的に複雑なので、建設が困難です。 3D プリントはすでに幾何学的慣習を変えつつあり、フォーム 3D プリント技術はこの点で 3D プリントをさらに進化させています。人間の髪の毛の 10,000 分の 1 の細さのナノスケールから、マクロスケール (ミリメートル単位で測定) まで、3D プリントによってあらゆることが可能になります。「私たちは材料の設計方法のモデルを開発しました。現在、材料は既存の化学、構造、および対応する特性に基づいて設計されています。私たちはまず、製品アプリケーションに必要な材料特性を検討し、独自の設計手法を適用して材料構造と内部形状を最適化し、必要な特性を実現します」とアブ・アルルブ教授は述べています。

この新しい技術は極めてタイムリーなタイミングで登場しており、マスダール研究所の研究担当副社長であるスティーブ・グリフィス博士は、この技術が多くの業界に大きな影響を与えるだろうと考えています。

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出典:南極クマ3Dプリンティングネットワーク

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