» پرینتر3بعدی » پرینت سه بعدی کلاه ایمنی و زره با الهام از صدف دریایی
پرینت سه بعدی

پرینت سه بعدی کلاه ایمنی و زره با الهام از صدف دریایی

مطالعات در انستتیو تکنولوژی ماساچوست مبنی بر امکان ساخت کلاه ایمنی و پوشش محافظ بر اساس پوسته صدف

محققان در MIT نگاه دقیقی به صدف برای یافتن چگونگی مقاومت در برابر ضربه کردند تا این ساختار طبیعی را با استفاده از پرینتر سه بعدی بازسازی کنند. محققان میگویند صدف مصنوعی بعنوان ساختاری برای ساخت کلاه‌های ایمنی مستحکم و زره‌های بدن استفاده خواهد شد.

فیلم سالار مگسها
صحنه فیلم سالار مگسها: رالف با دمیدن در صدف، اقتدار خود را نشان میدهد

زمانی که کاراکتر «رالف» برای اولین بار در صدف حلزونی رمان ارباب مگسها (سالار مگسها) از ویلیام گولدینگ (سال ۱۹۵۴) دمید، به نظر می رسید پوسته حلزونی فرمان اقتدار خود را میدهد: این صدای عمیق القاء نظم به دانش آموزان مردود بود و این صدا، رالف را عملا سر دسته گروه اعلام کرد. «گلدینگ» نویسنده انگلیسی و برنده جایزه نوبل ادبیات در این رمان تحسین برانگیز، لزوم حاکمیت قانون در جوامع انسانی را به تصویر می‌کشد؛

در داستان هواپیمای حامل بچه‌های یک مدرسه در نزدیکی جزیره‌ای متروکه سقوط می‌کند و آنها بدون سرپرست موظف به اداره خودشان می‌شوند. پس از مدت کوتاهی گروه قانون گریز با توسل به اهرم‌های زر و زور و تزویر، جمعیت را به سوی توحش می‌کشند. با الهام از این شاهکار ادبی در سال‌های ۱۹۶۳، ۱۹۷۰ و ۱۹۷۶ فیلم‌هایی ساخته شد، حتی سریال معروف لاست (Lost)  نیز بسیاری از  مضامین خود را از رمان گلدینگ الهام گرفته است.

در زندگی واقعی، صدفها به یک دلیل ساده قابل توجه هستند، ساختار غیر معمول محکمشان که در حقیقت ده برابر سخت‌تر از پوسته درونی صدف است.
کاربرد پرینتر سه بعدی
مقاومت بافت پرینت سه بعدی شده با الهام ساختمان صدف

پس جذابیت این صدف حلزونی، قدرت آن است که موضوع پژوهش MIT شد. در این پژوهش، «گریس گو» فارغ التحصیل، «مهدی تکفلی» پژوهشگر ایرانی مقطع فوق دکتری و «مارکوس بوهلر» پروفسور رشته مهندسی شرکت McAfee، تحقیقاتی ارزنده برای درک بهتر راز عجیب صدف و تطبیق با فناوری پرینتر سه بعدی انجام داده‌اند؛ کار آنها که بررسی میزان استقامت صدف بود، در مجله «ادونس متریال» منتشر شد.

در رمان «گلودینگ» شخصیت «یوپن» صدف را زیر میکروسکوپ بررسی کرد؛ او و بقیه بچه‌ها متوجه شدند که این صدف ساختاری سه لایه دارد که در مقابل ترک خوردن و شکستن بسیار مقاوم است.

در تحقیق MIT نیز همانطور که «گو» توصیف میکند: جنس این صدف زیگزاک مانند است؛ این بافت مارپیچ، مانع ترک خوردن و شکسته شدنش میشود.

تا همین حد درک کردن و کشف این راز بسیار حیرت انگیز بود؛ اما محققان قدمی فراتر گذاشتند و با پرینتر سه بعدی ساختار صدف را بازسازی کردند.

اینکار به محققان اجازه انجام تست ضربه پیشرفته و تست استاتیک و مجازی را داد.

گرچه این صدفهای پرینت سه بعدی شده شبیه به صدفهای واقعی نیستند و در واقع بصورت تخت هستند و شباهتی به صدف ندارند، اما محققان بر این باورند که تجربه و آزمایش روی آنها از انجام تستهای مشابه روی صدف واقعی کارآمدتر هستند. به این دلیل که صدفهای حلزونی تغییرات غیرقابل پیشبینی دارند که آنها را برای کنترل و آزمایش، غیر قابل اعتماد میکند.

در یک تست سه مرحله‌ای سنجش قدرت، محققان ساختار این صدفهای چاپ سه بعدی شده را با ساختاری ساده و بدون لایه اضافی، مقایسه کردند. با استفاده از یک قطعه سنگین با وزن مشخص و مشخصات کنترل شده و قابل اندازه گیری که روی این دو صدف می افتاد؛ کارشناسان MIT استحکام دو ماده را مقایسه کردند.

بدیهی است که ساختار چند لایه صدف پرینت سه بعدی شده در این آزمایش پیروز شد.

کاربرد پرینت سه بعدی
نمونه متریالهای پرینت سه بعدی بافت صدفی

محققان در گزارش خود ذکر کردند : نتیجه نشاندهنده آن است که ساختار چند لایه عرضی صفحه (همانطور که در صدف بصورت طبیعی وجود دارد)، میتواند تا ۷۰% تاثیر عملکرد را افزایش دهد و ۸۵% از ساختار تک لایه محکمتر است.

این ساختار همچنین در شبیه سازی کامپیوتری تست مواد، قابلیت سازگاری با مواد مورد استفاده در پرینتر سه بعدی (دقیقا با همان هندسه) را دارد، این روش ظاهرا سازگاری بسیار خوبی در تستهای فیزیکی و مجازی داشته است.

با وجود اینکه نتیجه برای پژوهشگران MIT عالی بود، متعجب خواهید شد که آیا رمان شرایط «گولدینگ» نیز رضایت بخش بود؟! نگاهی به رمان معروف گلدینگ بیندازید: در بخشی از داستان، یوپن صدف را به سنگ میزند و صدف تبدیل به هزاران تکه سفید کوچک میشود!

به موضوع اصلی بازگردیم؛ شاید بهترین نکته درباره این صدف مصنوعی، ماده آن باشد که قوی و سخت است (مقاوم در برابر آسیب) و(پراکندگی انرژی آن مانند لاستیک) است. پژوهشگران میگویند، ساختارهای چند لایه مناسب استفاده در وسایل محافظی مانند کلاه ایمنی و پوشش محافظ هستند.

از پرینتر سه بعدی میتوان برای تولید ساختار صدف مانند استفاده میکنند، به این معنی که بصورت شخصی هم قابل تولید است. تولید موارد سفارشی مناسب، از این گروه، تمرینی است که روز به روز بیشتر متداول خواهد شد. تا به امروز شرکتهایی مانند «ریدل» آمده‌اند که با استفاده از اسکنر سه بعدی، کلاه ایمنی های فوتبال را ارتقاء دادند؛ شاید این ساختار چند لایه صدف مانند را در مدلهای بعدی خود استفاده کنند!

«گو» میگوید: کلاه های ایمنی مجهز به این ساختار را میتوان با کامپیوتر بر اساس اسکن سه بعدی جمجمه، بصورت شخصی طراحی کرد و این کلاه فقط برای شما پرینت سه بعدی خواهد شد.

البته تحقق این امکان هنوز قطعی نشده زیرا محققان فقط روی بخش تخت این ساختار چند لایه آزمایش انجام دادند، بنابراین قبل از برنامه ریزی برای تولید کلاه و بقیه موارد باید آزمایشهای بیشتری بروی سطوح کروی شکل این ساختار انجام دهند.

مطمئنا پرینت سه بعدی این صدفها هیچ کمکی به دانش‌آموزان تنبل رمان ارباب مگسها از ویلیام گولدینگ برای القای حس مسئولیت ندارد اما میتواند در دنیای واقعی، اساس ساخت نسل جدیدی از کلاه‌های ایمنی و پوشش محافظ باشد!

Rating: 5.0/5. From 1 vote. Show votes.
Please wait...

دیدگاه‌ خود را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.

Enter Captcha Here : *

Reload Image