"Científicos de las universidades de Cornell,
Purdue y Case Western Reserve se han inspirado en la estructura de los
huesos humanos para crear estructuras impresas en 3D más duraderas. Este
desarrollo podría ser beneficioso para la industria de la construcción
con el fin de diseñar estructuras capaces de soportar cargas pesadas,
de la misma manera que nuestros huesos resisten tensiones constantes
durante toda nuestra vida. Por lo tanto, los investigadores imitaron el
hueso humano, compuesto de diferentes trabéculas (filamentos muy finos
que forman una estructura esponjosa), para imprimir en 3D una
estructura. Se dieron cuenta de que al aumentar el grosor de las trabéculas, el material podría soportar 100 veces más.
La fabricación aditiva
a veces se inspira en la naturaleza, sus movimientos y reacciones: en
última instancia, está bastante vinculada a la biomimética y puede
reproducir ciertas funciones de la vida. Esto es lo que los
investigadores detrás de este proyecto trataron de comprender al
estudiar el vínculo entre la estructura de un hueso y la de un edificio,
consiguiendo aumentar la solidez de la impresión 3D. Resulta que ambos
están hechos de enlaces horizontales y verticales cruzados, similares a
columnas o espaciadores. Pablo Zavattieri, profesor de la Universidad de
Purdue, explica: "El hueso es un edificio. Tiene columnas que
transportan la mayoría de las cargas y vigas que conectan estas
columnas. Podemos aprender de esto para crear materiales impresos en 3D
más fuertes para edificios o incluso otras estructuras". Es por eso que
los investigadores estudiaron la naturaleza para crear un material más
sólido, ideal para la industria de la construcción. Gracias a la
impresión 3D, pudieron probar fácilmente sus resultados.
Los investigadores descubrieron que cuando
imitaban la forma de los huesos y lo hacían un 30% más grueso, el
material artificial podía durar hasta 100 veces más. El hueso toma su
durabilidad de las trabéculas: cuanto más densas sean, más resistente
será el hueso, que cambia a medida que los humanos envejecen. Esto es
especialmente cierto cuando hay muchos puntales horizontales: son los
que aumentan la resistencia del hueso. Hernández, profesor de ingeniería
mecánica, aeroespacial y biomédica en Cornell, agrega: "A medida que
las personas envejecen, primero pierden estos puntales horizontales, lo
que aumenta la probabilidad de fractura ósea bajo múltiples cargas
cíclicas. "
Aquí es donde sería interesante aplicar este
conocimiento a la arquitectura, reforzando los edificios en caso de
desastres naturales, por ejemplo. El laboratorio de Pablo Zavattieri
probó los resultados de su investigación con polímeros de impresión 3D en forma de arquitecturas de tipo trabecular. Las simulaciones revelaron que cuanto más gruesos son los puntales horizontales, más durará el polímero bajo carga.
Adwait Trikanad, coautor del trabajo, afirma: “Cuando realizamos
simulaciones de la microestructura ósea bajo una carga cíclica, pudimos
ver que las tensiones se concentraban en estos espaciadores
horizontales, y al aumentar el grosor de estos aquí pudimos aliviar
algunas de las limitaciones observadas. "
Además, el engrosamiento de estos espaciadores horizontales no habría
tenido un impacto significativo en el peso del polímero, lo que
sugeriría que podemos diseñar materiales fuertes pero livianos. Pablo
Zavattieri concluye: “Crear un material más sólido sin hacerlo más
pesado significaría que se podrían construir estructuras impresas en 3D
en el sitio y luego transportarlas. Este conocimiento del hueso humano
podría ser un catalizador para traer más materiales a la industria de la
construcción. Puedes encontrar más información AQUÍ." (Imprimalia, 07/01/20)
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