Imiterat ben kan ge lätta och tåliga 3d-utskrifter

2019-12-13 07:15  

Forskarna har upptäckt vad som gör våra porösa ben så starka. Genom att efterlikna strukturen tror de att vi snart kan 3d-printa mer stryktåliga lättviktsmaterial, för exempelvis flygindustrin.

Våra benknotor har ett tätt och kompakt hölje av kortikalt ben, vars yta ser ut lite som en golfboll. Innanför finns trabekulärt ben, som utgör 20 procent av skelettet. Den porösa strukturen påminner om en tvättsvamp eller vitmossa – med stående pelare som kopplas samman av horisontella tvärslåar.

Evolutionen har balanserat förhållandet mellan styrka och vikt, och nu samarbetar de tre lärosätena Cornell, Purdue och Case Western Reserve University för att imitera strukturen hos trabekulärt ben. Deras förhoppning är att få fram ett 3d-utskrivet lättviktsmaterial med en hög tålighet som exempelvis skulle kunna användas inom byggbranschen och flygindustrin.

Forskarna upptäckte bland annat att 30 procent tjockare tvärslåar fick deras imiterade ben att hålla upp till hundra gånger längre. För trots att de stående pelarna är kraftigare så är det de tunna horisontella stagen som avgör hur stor belastning som kan hanteras, och hur snabbt benet blir skört av slitaget.

Läs mer: De listade ut hur man 3d-printar glasföremål

– När vi körde simuleringar av benets mikrostruktur under cyklisk belastning så kunde vi se att påfrestningarna koncentrerades till de här horisontella balkarna, och genom att öka deras tjocklek kunde vi mildra en del av den uppmätta påfrestningen. säger Adwait Trikanad på Purdue Universitys hemsida.

Testet utfördes på utskriven polymer som imiterade trabekulärt ben. Eftersom tvärslåarna är förhållandevis platta så innebär en förstärkning inte någon avsevärd ökning av plastens massa. Därmed anser forskarna att designen kan ge ett tåligare lättviktsmaterial. De har publicerat sin studie i the Proceedings of the National Academy of Sciences.

John Edgren

Mer om: 3D-skrivare

Kommentarer

Välkommen att säga din mening på Ny Teknik.

Principen för våra regler är enkel: visa respekt för de personer vi skriver om och andra läsare som kommenterar artiklarna. Alla kommentarer modereras efter publiceringen av Ny Teknik eller av oss anlitad personal.

  Kommentarer

Debatt

Läs mer