Produkcja materiałów faworyzuje formy dwuwymiarowe, co jest związane z łatwością wytwarzania. Konieczność transformacji z 2D do 3D nie jest łatwa: cięcia są konieczne, ale jednocześnie osłabiają końcowy materiał. Z drugiej strony, naukowcy często wychodzą z założenia, że materiały o wysokiej wytrzymałości pozostają takowymi nawet po wycięciu otworów. Nie zmienia to faktu, iż każde cięcie pogarsza właściwości mechaniczne materiału, stwarzając potencjalne problemy.
Czytaj też: Rewolucja w samonaprawiających się materiałach. Druk 3D rozwiązuje ich największe problemy
Na czele zespołu, który próbuje znaleźć sposób na uniknięcie tych problemów stanęła Shu Yang z Uniwersytetu Stanu Pensylwania. Zaproponowana przez autorów metoda wykracza poza istniejące procesy inżynieryjne, wykorzystując badania nad wytrzymałymi właściwościami mechanicznymi mięczaków. Zaprojektowany algorytm pozwala twardym materiałom zachować wytrzymałość po cięciu poprzez naśladowanie struktury masy perłowej.
Inspirację dla twórców algorytmu stanowiła metoda kirigami
Narzędzie jest w stanie stworzyć obliczeniową mapę cięć, kompensując defekty i zapewniając, że cięcia te nigdy nie będą na siebie nachodzić. Jakby tego było mało, działanie algorytmu wzmacnia wytrzymałość mechaniczną powstałego obiektu poprzez dodanie wzmacniających zakładek. Narzędzie pełni także rolę przewodnika projektowego dla efektywnego wykorzystania materiału. Jako że każde cięcie zmniejsza wytrzymałość, to krawędzie i wykończenia muszą być jak najbardziej ograniczone.
Czytaj też: Kropki kwantowe tworzą pożądany materiał, choć trzeba było spełnić pewien warunek
Pracując razem z inżynierami mechaniki, przenosimy spostrzeżenia z natury w nanoskali na projekt, który jest całkowicie niezależny od skali. Ten algorytm zapewnia geometrię, która jest równie użyteczna dla obiektów mierzonych w mikronach, jak i tych mierzonych w metrach. Kaski, maski ochronne, architektoniczne konstrukcje nośne, części samolotów – wszystko czego potrzebujesz to algorytm optymalizujący cięcie i układanie warstw tak, aby wytrzymałość materiału była celowo zachowana, a nie tracona.podsumowuje Yang
