3D打印的分形结构是超轻的和非常强的

上面看到的模式是教授的分形的一部分。BenoitMandelbrot描述道。他通过探索所谓的虚数或复数的暗淡2D空间来发现它-这是一个自17世纪以来一直为数学所知的相对简单的结构。[通过维基]

还记得分形吗?那些由数学和真实宇宙的明显随机变化引起的令人难以置信的结构。教授几年后。Mandelbrot发表了他的定义为分形的工作,在科学家的脑海中爆发了大量的思想:它们在理解宇宙结构-从宇宙学规模到生物有机体的模式-中被证明是一个令人惊讶的启示。技术应用很快就会出现。举几个着名的例子:我们现在使用的图像和声音压缩算法比我们今天在手机中使用的分形天线这样的应用程序所使用的算法只是分形在我们现代世界中的许多地方中的两个。

英国诺丁汉大学的讲师YongMao和他的同事开发了一种使用分形模式的新型承重结构。这种结构的优点在于它们非常坚固且非常轻。

以上是这种分形结构的一个例子(第二代类型))是使用3D打印机创建的。由于制造限制,这里使用的梁是实心的,而不是空心的。[通过physicsworld.com]

他们开始构建这样一个结构,他们称之为“第0代”元素-具有正确半径和厚度参数的空心梁,针对最佳强度与数量比进行了优化使用的材料。他们通过沿其两个轴施加载荷来测试该梁,以查看失效发展的位置,然后他们优化分形结构,从而相应地维持这些载荷。

类似于生成分形的方式,下一步,根据特定的分形规则将该第一段替换为多个梁,从而创建“第一代”结构。对于“第二代”元素,通过重复分形规则来实现进一步的迭代:第一代的每个单独的片段被第一代模型的较小比例的复制品替换。正如您在下图中所观察到的,这是科学家在谈到分形的自相似​​性时所指的。

只要制造限制允许这样的事情,迭代就可以进一步重复-计算表明,优势在于每一代都需要更少的材料来支持给定的负载。

左侧是“第一代”元素的一个例子-分形规则,在右边,经过进一步的迭代,“第二代”类型结构。[通过physicsworld.com]

试图量化这类结构的优势,该团七匹狼彩票注册队计算出,如果他们要更换例如由具有第一代模型的起重机臂的实心钢制成的梁,分形图案将比最初的简单光束轻100倍。令人惊奇的是,随着每一代人的进一步发展,这种分形设计在强度与质量比方面又获得了两个数量级,使得可能性的范围非常有趣。

然后,你可能会问自己-如果这些结构是如此高效,为什么我们没有看到它在世界各地的更多应用?那么......因为制造这种错综复杂的模式所使用的资源超过了潜在的好处......至少在高质量的3D打印出现之前就是如此。而且由于3D打印刚刚开始自我改进,我们很快就会发现打印这种强大而轻巧的物体会变得非常有用和高效。正如YongMao所说,“我们可以将我们不同的设计上传到一个程序中,人们可以在家里下载和打印结构。”

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