U saradnji između Tekas A&M univerziteta i Sandia National Laboratories, istraživači su značajno poboljšali novu tehnologiju spajanja, međusobno povezane metapovršine (ILM), dizajnirane da povećaju snagu i stabilnost strukture u poređenju sa tradicionalnim tehnikama kao što su zavrtnji i lepkovi, koristeći oblik. memorijske legure (SMA).
ILM-ovi nude potencijal za transformaciju dizajna mehaničkih zglobova u proizvodnji za vazduhoplovstvo, robotiku i biomedicinske uređaje.
„ILM-ovi su spremni da redefinišu tehnologije spajanja u nizu aplikacija, slično kao što je to uradio Velcro pre nekoliko decenija“, rekao je dr Ibrahim Karaman, profesor i šef Odeljenja za nauku o materijalima i inženjering u Tekas A&M.
„U saradnji sa Sandia National Laboratories, originalnim programerima ILM-a, konstruisali smo i proizveli ILM-ove od legura sa memorijom oblika. Naše istraživanje pokazuje da se ovi ILM-ovi mogu selektivno isključiti i ponovo uključiti na zahtev uz održavanje konzistentne čvrstoće zgloba i strukturalnog integriteta. “
Nalazi se mogu naći u časopisu Materijali i dizajn.
Slično kao Legos ili Velcro, ILM omogućavaju spajanje dva tela prenosom sile i ograničavanjem kretanja. Do sada je ovaj metod spajanja bio pasivan i zahtevao je silu za angažovanje.
Koristeći 3D štampanje, timovi su dizajnirali i proizveli aktivne ILM integrišući legure memorije oblika (SMA), posebno nikl-titanijum, koji mogu povratiti svoj prvobitni oblik nakon deformacije promenom temperatura.
Kontrola tehnologije spajanja kroz promene temperature otvara nove mogućnosti za pametne, prilagodljive strukture bez gubitka snage ili stabilnosti i sa povećanim opcijama za fleksibilnost i funkcionalnost.
„Aktivni ILM-ovi imaju potencijal da revolucionišu dizajn mehaničkih spojeva u industrijama koje zahtevaju preciznu, ponovljivu montažu i demontažu“, rekao je Abdelrahman Elsaied, diplomirani istraživač u odeljenju za nauku o materijalima i inženjeringu u Tekas A&M.
Praktične primene uključuju projektovanje komponenti vazduhoplovnog inženjeringa koji se mogu rekonfigurisati gde delovi moraju da se sklapaju i rastavljaju više puta. Aktivni ILM-ovi takođe mogu da obezbede fleksibilne i prilagodljive zglobove za funkcionalnost koja poboljšava robotiku. U biomedicinskim uređajima, mogućnost prilagođavanja implantata i protetike pokretima tela i temperaturama mogla bi ponuditi bolju opciju za pacijente.
Trenutni nalazi su koristili efekat memorije oblika SMA da bi povratili oblik ILM-a dodavanjem toplote. Istraživači se nadaju da će graditi na ovim nalazima koristeći efekat superelastičnosti SMA za stvaranje ILM-a koji mogu da izdrže velike deformacije i trenutno se oporave pod veoma visokim nivoima stresa.
„Očekujemo da će uključivanje SMA u ILM otključati brojne buduće aplikacije, iako ostaje nekoliko izazova“, rekao je Karaman.
„Postizanje superelastičnosti u složenim 3D štampanim ILM-ovima omogućiće lokalizovanu kontrolu krutosti strukture i olakšati ponovno pričvršćivanje sa velikim silama zaključavanja. Pored toga, očekujemo da će ova tehnologija odgovoriti na dugogodišnje izazove povezane sa tehnikama spajanja u ekstremnim okruženjima. Veoma smo oduševljeni potencijalom transformacije ILM tehnologije“.
Ostali saradnici su dr Alaa Elvani, vanredni profesor na odeljenju za industrijsko i sistemsko inženjerstvo Vm Michael Barnes ’64 i doktorand Taresh Guleria na odseku za industrijske sisteme i inženjering.
