Una nueva estructura reticular impresa en 3D ha sorprendido a los investigadores por su resistencia y ligereza. Utiliza dos estructuras reticulares diferentes fusionadas, eliminando los puntos débiles que normalmente se encuentran en estas formas complejas. Investigadores de la Universidad RMIT en Melbourne, Australia, se inspiraron en los nenúfares de tallo hueco y los corales de tubos de órganos para estudiar cómo reducir las altas concentraciones de estrés creadas por las articulaciones.
"Lo ideal es que la tensión se distribuya uniformemente en todos los materiales complejos en forma de panal", afirmó el distinguido profesor Ma Qian, primer autor del nuevo estudio. "Sin embargo, para la mayoría de las topologías, normalmente menos de la mitad del material está sujeto principalmente a cargas de compresión, y el mayor volumen de material no es estructuralmente importante".
Los investigadores reforzaron la red tubular cubriéndola con una segunda red en la parte superior y agregaron una sección transversal delgada en forma de X entre los tubos y las conexiones para distribuir la carga de manera más uniforme durante las pruebas de compresión.
Su forma es muy compleja, pero fácil de fabricar utilizando una impresora 3D de fusión láser de lecho de polvo. Los investigadores probaron el cubo resultante y descubrieron que era un 50 por ciento más fuerte que WE54, una aleación de magnesio fundido de densidad similar utilizada en la industria aeroespacial.
Dependiendo de la impresora, cuyo tamaño puede variar desde milímetros hasta varios metros, dicen que puede soportar temperaturas de hasta 350°C, o hasta 600°C si se actualiza a una aleación de titanio más resistente al calor.
Los investigadores dicen que el material podría ser útil en áreas donde la resistencia y el peso son importantes, con posibles aplicaciones comerciales que incluyen componentes de aviones y cohetes. Curiosamente, también dicen que el material también podría usarse en implantes óseos médicos, y que cuando se fusiona con el cuerpo, la forma compleja y parcialmente hueca podría eventualmente rellenarse con células óseas que vuelven a crecer.
Pero, ¿son fáciles de fabricar estructuras tan complejas? Los investigadores admiten: "No todo el mundo tiene una máquina de fusión láser de lecho de polvo en su almacén. Sin embargo, a medida que la tecnología se desarrolle, será más accesible y el proceso de impresión será más rápido, lo que permitirá que más personas adopten nuestros metamateriales multitopológicos de alta resistencia en sus componentes. Es importante destacar que la tecnología de impresión 3D de metal puede crear fácilmente formas de malla para aplicaciones prácticas".
El equipo de RMIT hace un llamado a las empresas que quieran colaborar y comercializar estos metamateriales en una variedad de aplicaciones, diciendo que continuará perfeccionando el diseño de la red en la búsqueda de una mayor resistencia y un peso más liviano.
El artículo fue publicado en la revista Advanced Materials.