Mechanizmy metamateriałowe: wydrukowana w 3D klamka do drzwi bez ruchomych części

Mechanizmy metamateriałowe: wydrukowana w 3D klamka do drzwi bez ruchomych części

Potrzebujesz nowej klamki do drzwi? Te „mechanizmy metamateriałowe” opracowane w Hasso-Plattner-Institut są funkcjonalnymi obiektami bez ruchomych części.

W druku 3D, zazwyczaj zwracamy większą uwagę na zewnętrzny kształt obiektu, niż na jego wewnętrzną strukturę. Coś takiego jak wypełnienie – procent materiału użytego do zapewnienia wewnętrznej wytrzymałości modelu – jest mniej więcej tak skomplikowane, jak to tylko możliwe.

Co się więc dzieje, gdy modelujesz nie tylko zewnętrzny kształt obiektu, ale także jego wewnętrzną mikrostrukturę? Wypróbuj to: wydrukowane w 3D obiekty bez ruchomych części, które mogą funkcjonować jako klamki i zawiasy.

Punktem wyjścia są metamateriały, czyli sztuczne obiekty z wewnętrzną siatką komórek ułożonych w określone wzory, co zostało wyjaśnione w pracy naukowej opublikowanej przez Hasso-Plattner-Institut.

Zespół badaczy rozwinął to, co nazwał „mechanizmami metamaterialnymi”. Siatki komórek są przeznaczone do zastosowań mechanicznych z powtarzalnym i kontrolowanym ruchem kierunkowym w określonych ruchach.

Zobacz wydrukowane w 3D mechanizmy metamateriałowe w akcji na poniższym filmie – zatrzask do drzwi, szczypce, robot heksapod i inne przykłady:

Mechanizmy metamateriałowe oparte na komórkach tnących

Imponującą rzeczą w mechanizmach metamateriałowych jest ich wydajność. Drukowanie klamki i zamka nie jest poza zasięgiem możliwości, ale najpierw trzeba by było przygotować i wydrukować poszczególne elementy, a następnie złożyć je w końcowy obiekt.

Dzięki metamateriałom, klamka i zatrzask są drukowane w 3D jako jeden obiekt, co pozwala zaoszczędzić czas, pieniądze i materiały.

Po umieszczeniu klamki w odpowiednim miejscu, przekręcenie jej powoduje ścięcie i zapadnięcie się wewnętrznej struktury komórkowej, co z kolei powoduje wsunięcie się zamka i drzwi mogą być otwierane lub zamykane w normalny sposób.

Przyznaję, być może wydrukowana w 3D plastikowa klamka do drzwi nie jest czymś, czego używałbyś do zabezpieczenia swojego domu, ale jest to solidna demonstracja koncepcji.

Zespół stworzył również oprogramowanie do modelowania 3D, które pozwala użytkownikom na tworzenie własnych mechanizmów metamateriałowych. Użytkownicy mogą umieszczać różne typy komórek, w tym komórkę ścinającą i dodawać funkcjonalność do swoich projektów. Aby ułatwić użytkownikom weryfikację integralności modelu przed wydrukiem 3D, oprogramowanie pozwala na przykładanie sił i symulowanie, jak obiekt będzie się odkształcał w odpowiedzi na nie.

Całkiem ekscytująca sprawa, prawda? Niestety, nie wiadomo jeszcze kiedy te modele i oprogramowanie zostaną udostępnione szerokiej publiczności. Bądźcie czujni i czekajcie na przyszłe aktualizacje.

Żródło: https://all3dp.com