Американские исследователи обнаружили, что напечатанный на 3D-принтере пенистый материал значительно превосходит в плане прочности, надежности и срока службы неравномерные по структуре аналоги, изготовленные традиционными методами. Результаты работы опубликованы в журнале Scientific Reports.
Сотрудники Ливерморской национальной лаборатории имени Лоуренса провели ряд экспериментов по ускоренному старению образцов напечатанных и традиционных пенистых материалов. Их подвергали действию различных повышенных температур при постоянной сжимающей нагрузке. Напряженное состояние, механический ответ и постоянную структурную деформацию образцов наблюдали не менее года.
После этого ученые провели количественный анализ динамики этих параметров методом температурно-временной суперпозиции. Они также изучили микроструктуру образцов с помощью рентгеновской компьютерной томографии и выполнили анализ механического ответа микроструктуры методом конечных элементов.
Выяснилось, что напечатанные материалы дольше сохраняют свои механические и структурные свойства с течением времени. В традиционных пенистых материалов наблюдалась гораздо большая вариабельность местных напряжений, причем максимальные напряжения были значительно сильнее, чем в напечатанном материале.
По мнению ведущего автора исследования Амитеша Маити (Amitesh Maiti), напечатанные на 3D-принтере пенистые материалы с разработанными под конкретные задачи свойствами должны вскоре заменить традиционные пенополимеры.
Пенистые материалы широко применяются для теплоизоляции, поглощения ударов и вибрации, конструировании легких и плавучих деталей и других целей.
Олег Лищук