{"id":54199,"date":"2024-03-01T00:01:34","date_gmt":"2024-02-29T23:01:34","guid":{"rendered":"https:\/\/www.3dnatives.com\/de\/?p=54199"},"modified":"2024-02-29T18:40:55","modified_gmt":"2024-02-29T17:40:55","slug":"neues-3d-gedrucktes-metamaterial-fuer-herstellung-von-flugzeug-und-raketenteilen","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.3dnatives.com\/de\/neues-3d-gedrucktes-metamaterial-fuer-herstellung-von-flugzeug-und-raketenteilen\/","title":{"rendered":"Neues 3D-gedrucktes Metamaterial birgt Potential f\u00fcr Herstellung von Flugzeug- und Raketenteilen"},"content":{"rendered":"

Immer wieder werden Forscher von der Natur zu neuen Entwicklungen angeregt. So haben wir vor Kurzem etwa \u00fcber ein von Forschern neu entwickeltes 3D-Druckverfahren berichtet, bei dem sie sich von Cham\u00e4leons<\/a> inspirieren lassen haben, oder aber vom Fraunhofer Institut, das an Insekten-inspiriertem Holzbindemittel<\/a> f\u00fcr den 3D-Druck<\/a> forscht. Im neusten Fall haben Forscher der RMIT University ein Metamaterial aus dem 3D-Drucker entwickelt, dessen Gitterstruktur aus hohlen Streben an die Widerstandsf\u00e4higkeit der Orgelpfeifenkoralle (Tubipora musica) oder an die Victoria-Seerose mit ihren hohlen St\u00e4ngeln erinnert. Das neue Material<\/a> k\u00f6nnte sich auf die Produktion auswirken, etwa von Flugzeug- oder Raketenteilen.<\/p>\n

Das 3D-gedruckte Metamaterial wurde im RMIT Advanced Manufacturing Precinct mit dem 3D-Druckverfahren der Laser Powder Bed Fusion (LPBF)<\/a> aus einer Titanlegierung hergestellt, was ansich erstmal keine Neuheit darstellt. Vielmehr hat das Material seine Neuheit und seinen Namen der Tatsache zu verdanken, dass es ein k\u00fcnstliches Material mit nicht in der Natur vorkommenden einzigartigen Eigenschaften ist. Das Metamaterial, welches einem 3D-gedruckten Gitterw\u00fcrfel aus Titan entspricht, zeichnet sich n\u00e4mlich durch sein nicht in der Natur existierendes Verh\u00e4ltnis von Festigkeit und Gewicht aus und verbindet auf diese Weise Leichtigkeit mit St\u00e4rke. Das Besondere an der Gitterstruktur des entwickelten Metamaterials ist, dass sie 50 % st\u00e4rker ist als die n\u00e4chst st\u00e4rkere gegossene Magnesiumlegierung WE54, die eine \u00e4hnliche Dichte aufweist und im Bereich der Luft- und Raumfahrt<\/a> Anwendung findet. Dank der neuen Struktur werden die Schwachstellen des Gitters nur noch halb so viel belastet und Risse, die m\u00f6glicherweise entstehen, entlang der Struktur abgeleitet. Es resultiert eine robustere Struktur, die das Potential zur Herstellung von Flugzeug- oder Raketenteilen sowie medizinischen Ger\u00e4ten wie Knochenimplantaten birgt, nicht zuletzt auch durch ihre Eigenschaften der Biokompatibilit\u00e4t oder der Korrosions- und Hitzebest\u00e4ndigkeit.<\/p>\n

\"Metamaterial\"

Spannungskonzentrationen in rot und gelb auf dem Gitter (links), w\u00e4hrend (rechts) die neue Gitterstruktur die Spannung gleichm\u00e4\u00dfiger verteilt.<\/p><\/div>\n

Der Weg hin zu einem stabileren Material<\/h3>\n

In der Vergangenheit sei laut RMIT-Professor Ma Qian der jahrzehntelange Versuch, die hohlen „zellul\u00e4ren Strukturen“ in Metallen<\/a> nachzubilden, jedoch daran gescheitert, dass Probleme mit der Herstellbarkeit und der Konzentration der Belastung auf die Innenbereiche der hohlen Streben vorlagen, was zu vorzeitigen Ausf\u00e4llen gef\u00fchrt habe. Laut Qian sollte die Spannung im Idealfall in allen komplexen zellularen Materialien gleichm\u00e4\u00dfig verteilt sein. Bei den meisten Topologien sei es jedoch \u00fcblich, dass weniger als die H\u00e4lfte des Materials<\/a> haupts\u00e4chlich die Drucklast trage, w\u00e4hrend der gr\u00f6\u00dfere Teil des Materials strukturell unbedeutend sei, f\u00fchrt er fort. Dank der Anwendung der additiven Fertigung konnten diese Grenzen \u00fcberschritten und die Belastung besser verteilt sowie die Festigkeit erh\u00f6ht werden. „Wir haben eine hohle, r\u00f6hrenf\u00f6rmige Gitterstruktur entworfen, in der ein d\u00fcnnes Band verl\u00e4uft. Diese beiden Elemente zusammen zeigen eine St\u00e4rke und Leichtigkeit, die in der Natur noch nie zusammen gesehen wurde“, so Qian. <\/em>„Indem wir zwei komplement\u00e4re Gitterstrukturen effektiv zusammenf\u00fchren, um die Spannung gleichm\u00e4\u00dfig zu verteilen, vermeiden wir die Schwachstellen, an denen sich die Spannung normalerweise konzentriert.“ <\/em>Der Hauptautor der Studie und RMIT-Doktorand Jordan Noronha \u00e4u\u00dferte sich mit den folgenden Worten zur der neuen Entwicklung:<\/p>

\"\"<\/a><\/div>\n
\n

Verglichen mit der st\u00e4rksten verf\u00fcgbaren gegossenen Magnesiumlegierung, die derzeit in kommerziellen Anwendungen verwendet wird, die eine hohe Festigkeit und ein geringes Gewicht erfordern, hat sich gezeigt, dass unser Titan-Metamaterial mit einer vergleichbaren Dichte viel fester oder weniger anf\u00e4llig f\u00fcr dauerhafte Formver\u00e4nderungen unter Druckbelastung ist, ganz zu schweigen davon, dass es sich leichter herstellen l\u00e4sst.“<\/p>\n<\/blockquote>\n

Die neue Gitterstruktur birgt das Potential, sich sowohl in einer Gr\u00f6\u00dfe von mehreren Millimetern als auch Metern produzieren zu lassen, unter Anwendung verschiedener Arten von Druckern<\/a>. Zudem m\u00f6chte das Forscherteam in Zukunft das Material in Umgebungen, in denen h\u00f6heren Temperaturen herrschen, anwenden. Bis die \u00dcbernahme durch die Industrie erfolgt, k\u00f6nnte jedoch noch einige Zeit vergehen, da die Technologie, mit Hilfe der das neue Material produziert wird, zurzeit noch nicht f\u00fcr die breite Masse zur Verf\u00fcgung steht. F\u00fcr mehr Informationen gelangen Sie HIER<\/a> zum Artikel der RMIT University und HIER<\/a> zur Ver\u00f6ffentlichung der Forscher.<\/p>\n

Was halten Sie von dem 3D-gedruckten Metamaterial der RMIT University? Lassen Sie uns dazu einen Kommentar da, oder teilen Sie es uns auf Facebook<\/a>\u00a0oder\u00a0LinkedIN<\/a>\u00a0\u00a0mit. M\u00f6chten Sie au\u00dferdem eine Zusammenfassung der wichtigsten Neuigkeiten im 3D-Druck und der additiven Fertigung direkt und bequem in Ihr Postfach erhalten? Dann registrieren Sie sich jetzt f\u00fcr unseren\u00a0w\u00f6chentlichen Newsletter<\/a>.<\/p>\n

*Bildnachweise: RMIT University<\/em><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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