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Diseño bioinspirado de la arquitectura de materiales para la fabricación aditiva

Autores: Pleasant, Dairon; Gavin, Connor; Redden, Garrett; Nagel, Jacquelyn; Zhang, Hao

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2023

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Acceso abierto

Artículo científico
2023

Diseño bioinspirado de la arquitectura de materiales para la fabricación aditiva


Categoría

Tecnología de Equipos y Accesorios

Subcategoría

Diseño de equipos y herramientas

Palabras clave

Investigación
Propiedades mecánicas
Arquitecturas de materiales
Sistemas naturales
Fabricación aditiva
Arquitecturas bioinspiradas

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 20

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
Esta investigación explora la mejora de las propiedades mecánicas en arquitecturas de materiales, como la relación resistencia-peso y la resiliencia, a través de la inspiración en sistemas naturales. Históricamente, los diseños para la fabricación aditiva se han basado en estructuras simples y repetitivas como los panales, lo que a menudo conduce a un gasto innecesario de material. Este estudio tiene como objetivo examinar los atributos mecánicos de compresión de diseños inspirados en sistemas naturales, incluidos los nidos de aves, los capullos y la estructura en capas de los huesos del cráneo. A través de un análisis comparativo, evaluamos la capacidad de carga máxima, la relación resistencia-peso y la resiliencia entre estas arquitecturas bioinspiradas y un patrón de relleno 3D estándar utilizado en la fabricación aditiva. Los hallazgos indican que las estructuras inspiradas en capas de hueso en sándwich sobresalen en resiliencia y carga máxima, mientras que aquellas basadas en nidos de aves son notablemente más ligeras y, en algunos casos, exhiben la mayor relación resistencia-peso. Los conocimientos proporcionados aquí ayudarán a los ingenieros de diseño con propiedades mecánicas respaldadas empíricamente de arquitecturas bioinspiradas, ofreciendo una nueva metodología para el desarrollo de sistemas de materiales influenciados por paradigmas biológicos.

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