Nghiên cứu mới của các kỹ sư Mỹ cải thiện dự đoán độ bền trong in 3D

Một nhóm nghiên cứu tại Đại học Maine, do các kỹ sư Philip Bean, Senthil Vel và Roberto Lopez-Anido dẫn đầu, đã phát triển một phương pháp mới để cải thiện dự đoán độ bền của các chi tiết in 3D nhẹ, tập trung vào mẫu cấu trúc lấp đầy gyroid. Mẫu này, thường được sử dụng trong sản xuất gia tăng để giảm trọng lượng đồng thời duy trì độ bền, đã được phân tích thông qua sự kết hợp giữa mô hình máy tính tiên tiến và thử nghiệm ứng suất vật lý. Nhóm nghiên cứu đã xác thực các mô phỏng phân tích phần tử hữu hạn (FEA) bằng các thí nghiệm nén và cắt thực tế, tạo ra các phương trình bán thực nghiệm giúp dự đoán độ bền một cách thuận tiện và chính xác hơn cho mục đích thiết kế và tối ưu hóa. Phương pháp này giải quyết những hạn chế của các phương pháp phân tích truyền thống vốn gặp khó khăn với các hình học nội thất phức tạp, cung cấp cái nhìn sâu sắc hơn về cách cấu trúc lấp đầy gyroid phân bố ứng suất và đóng góp vào hiệu suất tổng thể của kết cấu. Khả năng dự đoán được cải thiện cho phép các kỹ sư tối ưu hóa thiết kế bằng cách cân bằng hiệu quả vật liệu và tính toàn vẹn kết cấu, giảm lượng vật liệu sử dụng mà không làm giảm độ bền. Đột phá này được kỳ vọng sẽ mang lại lợi ích cho các ngành công nghiệp cần các bộ phận nhẹ nhưng chắc chắn, như hàng không vũ trụ, ô tô và...