Zázračně pevný titanový metamateriál. Kredit: RMIT.

3D tisk dokáže vytvořit tvary, v nichž má materiál jiné vlastnosti, než by měl ve své obvyklé podobě. Někdy jde o nevídané parametry, které bychom jinak nenalezli u přírodních materiálů, ani materiálů vyráběných klasickým způsobem.

Jordan Noronha. Kredit: RMIT.

Nejnovějším příkladem je 3D tištěný metamateriál z titanu, jehož pevnost vybočuje z toho, na co jsme u takových materiálů zvyklí. Vytvořili ho na australské technice RMIT University z běžné titanové slitiny Ti-6Al-4V, která se vyznačuje značnou pevností a odolností vůči korozi.

V podobě 3D tištěného metamateriálu je ale tato slitina opravdu výjimečná. Je o neuvěřitelných 50 procent pevnější než doposud nejpevnější slitina o podobné hustotě, jaká se používá v leteckých a kosmických aplikacích, hořčíková slitina WE54.

Testy jednoduché (vlevo) a dvojité (vpravo) mřížky. Kredit: RMIT.

Jordan Noronha a jeho spolupracovníci napnuli možnosti 3D tisku až na samotnou hranici a vytvořili nový typ prostorové mřížky, která velmi účinně rozkládá působení vnějších sil. Jde vlastně o spojení dvou komplementárních mřížek dohromady.

Noronha a spol. vytiskli novou strukturu v centru Advanced Manufacturing Precinct pomocí technologie vytvářející tištěný objekt z vrstev kovového prášku, spékaného vysokoenergetickým laserovým paprskem (Laser powder bed fusion). Materiál lze vytvořit v měřítku několika milimetrů nebo třeba několik metrů, záleží na použité 3D tiskárně. Společně s pevností, biokompatibilitou a odolností vůči korozi i horku to znamená, že jde o velmi slibný materiál pro rozmanité aplikace, od medicínských implantátů až po komponenty pro letouny či rakety.

V současné podobě je 3D tištěný titanový metamateriál odolný vůči teplotám až 350 °C. Vědci předpokládají, že s použitím jiných titanových slitin by mohli dosáhnout odolnosti až do teploty 600 °C. V takovém případě by mohl materiál posloužit k výrobě konstrukcí pro letecký a kosmický průmysl nebo třeba pro požární drony.

Literatura

TechXplore 26. 2. 2024.

Advanced Materials online 31. 12. 2023.