Druk 3D potrafi drukować… powietrze
Brzmi jak żart, ale w świecie nowoczesnych materiałów to już rzeczywistość. Inżynierowie wykorzystują druk 3D do tworzenia struktur, które w ogromnej części składają się… z powietrza.
Chodzi o specjalne konstrukcje zwane strukturami lattice lub aerogelami. Z zewnątrz mogą wyglądać jak normalny element, ale w środku znajdują się setki lub tysiące mikroskopijnych komórek. Dzięki temu nawet bardzo duże elementy mogą być niewiarygodnie lekkie.
Dlaczego drukuje się „powietrze”?
Powód jest prosty – w wielu zastosowaniach masa jest kluczowa. Im lżejszy element, tym mniej energii potrzeba do jego poruszania lub transportu.
- lotnictwo – lżejsze części oznaczają mniejsze zużycie paliwa
- motoryzacja – redukcja masy pojazdu poprawia osiągi i spalanie
- kosmonautyka – każdy gram wyniesiony w kosmos kosztuje ogromne pieniądze
- sprzęt sportowy – lekkie, ale wytrzymałe elementy
Jak to działa?
Drukarka 3D zamiast wypełniać cały model materiałem, tworzy w środku skomplikowaną sieć cienkich ścianek. Powstaje struktura przypominająca plaster miodu albo gąbkę, ale zaprojektowaną matematycznie tak, aby zachować maksymalną wytrzymałość przy minimalnej ilości materiału.
Co ciekawe, wiele takich struktur byłoby praktycznie niemożliwych do wykonania tradycyjnymi metodami produkcji. Dopiero druk 3D pozwolił je wytwarzać.
Przyszłość lekkich materiałów
Naukowcy pracują już nad materiałami, które są nawet 99% powietrzem. Takie konstrukcje mogą być jednocześnie bardzo lekkie i zaskakująco wytrzymałe.
W praktyce oznacza to, że w przyszłości wiele rzeczy – od samochodów po samoloty – może wyglądać na solidne elementy z metalu lub plastiku, ale w rzeczywistości będą one w dużej części… zbudowane z powietrza.
Paradoksalnie więc druk 3D pozwala produkować nie tylko rzeczy z plastiku czy metalu. Pozwala też projektować materiały, których wcześniej po prostu nie dało się stworzyć.