Δημιουργία τρισδιάστατων υπερεύκαμπτων δικτυωτών δομών με εφαρμογή θερμοπλαστικού υλικού

Πριν λίγες ημέρες είχαμε την ευκαιρία να κάνουμε κάποιες αρκετά δύσκολες αλλά άκρως ενδιαφέρουσες 3d εκτυπώσεις που ξεφεύγουν λίγο από τις συνηθισμένες κατασκευές, τόσο στο σχεδιασμό όσο και στη χρηστικότητα τους. Οι εκτυπώσεις αυτές ήταν μέρος πτυχιακής εργασίας για το Τμήμα Μηχανολόγων Μηχανικών Τ.Ε. ΑΤΕΙ Πάτρας. Οι τρισδιάστατες εκτυπώσεις που προσφέραμε μπόρεσαν με ακρίβεια να αναπαραστήσουν τα 3d μοντέλα που σχεδίασαν οι δυο φοιτητές, τόσο στη μορφή όσο και στη λειτουργικότητα τους. Για υλικό κατασκευής, ή καλύτερα εκτύπωσης, χρησιμοποιήσαμε λευκό ABS πλαστικό (θερμοπλαστικό) σε στρώσεις των διακοσίων μικρών.

Για περισσότερες τεχνικές λεπτομέρειες ας δούμε τι έχουν να μας πουν οι Καρβέλης Γεώργιος και Μπαζώτης Ευάγγελος μεσω ένος μικρού αποσπάσματος της πτυχιακής τους εργασίας:

Στην εργασία αυτή σχεδιάστηκαν κάποιες τρισδιάστατες δομές στις οποίες θα μπορούμε να πετύχουμε την ευκαμπτότητά τους σε μεγάλο βαθμό, σε σημείο να μιμηθούν την συμπεριφορά ελαστομερών υλικών αν και οι δομές αυτές θα είναι κατασκευασμένες από πλαστικό υλικό και κατά προτίμηση θερμοπλαστικό. Οι δομές που κατασκευάστηκαν είναι η αυξητική δομή run flat και η εξαγωνική δομή κυψέλης.

Αυξητική Δομή Run Flat

Ο τύπος δομής αυτός χρησιμοποιείται συνήθως σε ελαστικά τύπου runflat όπου δεν υπάρχει αέρας στο ελαστικό. Η δομή αυτή έχει ως αποτέλεσμα να είναι χαμηλότερη σε βάρος και πιο ανθεκτική και λειτουργεί για να καλύψει τις απαιτήσεις κυρίως στρατιωτικών αλλά και εμπορικών αυτοκινήτων. Περιβάλλονται από ένα πλήθος ομόκεντρων δακτυλίων των μοναδιαίων κυττάρων. Είναι και αυτή μία από της δομές που παρουσιάζουν αρνητικό λόγο Poisson.

Εξαγωνική Δομή Κυψέλης

Οι εξαγωνικές δομές είναι φυσικές ή τεχνητές δομές που έχουν την γεωμετρία μιας κηρήθρας της μέλισσας και επιτρέπουν το ελάχιστο βάρος και την ελαχιστοποίηση του ποσού του υλικού που χρησιμοποιείται για την δημιουργία του όπως και το ελάχιστο κόστους υλικών. Τα κύτταρα είναι σε στήλες και έχουν εξαγωνικό σχήμα. Μια τέτοια κυψελοειδής δομή παρέχει σε ένα υλικό την ελάχιστη σχετική πυκνότητα και υψηλές ιδιότητες συμπιεστικές και διάτμησης.

Tην τεχνολογία της ευκαμπτότητας των υλικών που καταφέραμε να επιτύχουμε μέσω των τρισδιάστατων δομών με εφαρμογή θερμοπλαστικού υλικού θα μπορούσαμε να τα εφαρμόσουμε σε διάφορα αντικείμενα που απαιτούν ευκαμπτότητα αλλά ταυτόχρονα και αντοχή στη θραύση. Τέτοιες εφαρμογές θα μπορούσαν να είναι όπως στην αρχιτεκτονική, στην μηχανολογία, στην ναυπηγική, στη αυτοκινητοβιομηχανία και σημαντικότερα στην αεροναυπηγική. Επίσης, θα μπορούσαν να εφαρμοστούν στην αεροδιαστημική μηχανική και στις ανάγκες των στρατιωτικών υπηρεσιών. Ακόμα, είναι δυνατόν να χρησιμοποιηθούν και στις ανάγκες της Ιατρικής και βίοιατρικής ή και για ψυχαγωγικούς σκοπούς(π.χ. παιχνίδια). Οι εφαρμογές των ελαστομερών υλικών, όπως είναι για παράδειγμα το καουτσούκ, θα μπορούσαν αντικατασταθούν από υλικά μεγάλης ακαμψίας με εφαρμογή των τρισδιάστατων δομών που σχεδιάστηκαν και αναλύθηκαν σε σημείο να έχουν σχεδόν ίδια συμπεριφορά.

Καρβέλης Γεώργιος - Μπαζώτης Ευάγγελος
Τμήμα Μηχανολόγων Μηχανικών Τ.Ε. ΑΤΕΙ Πάτρας