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
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
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.
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.