来自马德里卡洛斯三世大学(UC3M)和IMDEA材料研究所的科学家们开发了一种新的实验技术，用于碎片测试，以评估使用3D打印制造的金属结构在撞击时的能量吸收能力。
这种技术比目前使用的其他技术更灵活、更简单、更快速，使测试这些材料作为保护结构的机械性能成为可能。这项研究发表在《固体力学与物理杂志》上。
这项研究的主要应用与航空、航天工程、安全和土木工程领域有关，在这些领域，开发新材料来建造轻便、便携的防护结构至关重要，这些结构可以在使用中修复，并且在发生撞击时还具有吸收能量的能力。
研究人员说，例如，在鸟类与飞机相撞的情况下，在机动车辆之间的意外碰撞中，或者在袭击政府大楼和关键基础设施(如核电站)时可能发生的爆炸中。
“我们的想法是能够用3D打印制造保护结构，以降低成本，最大限度地减少浪费，个性化设计和离岸制造，因为它可以在现场进行，这将是一个很大的优势，特别是对于航空航天和国防应用，”Juan Carlos Nieto Fuentes解释说，他是来自UC3M连续介质力学和结构分析部门的玛丽居里CONEX-Plus研究员(GA 801538)。
“这篇文章介绍了在UC3M冲击实验室推出的一种新的实验技术，在那里我们以高达每秒400米的冲击速度进行碎片测试，”另一位作者jos
研究人员用两台高速摄像机拍摄了这些测试，并与IMDEA材料研究所的同事合作，对测试前后的打印材料结构进行了x射线断层扫描，他们对样品进行了微观结构表征。
IMDEA材料公司的资深科学家费德里科·斯基特(Federico Sket)说:“具体来说，我们已经确定了打印过程中产生的孔隙的形状和大小分布，并研究了它们对裂缝形成和扩展的影响，从而对结构的能量吸收能力产生了影响。”费德里科·斯基特和他的同事乔纳森·埃斯皮诺萨(Jonathan Espinoza)一起参与了该研究所的这项研究。
破碎实验在UC3M冲击实验室使用氦驱动气枪进行。具体来说，研究人员发射了一枚重约150克的圆形锥形弹，以每秒200至400米(720至1440公里/小时)的速度击中薄壁管。在这种情况下，弹丸的直径大于管的直径，管的直径随着弹丸的推进呈径向膨胀，直到形成多个裂缝，导致试样破碎。
“与使用炸药或电磁系统的系统相比，该技术更简单，使用更快，灵活，运行成本更低。我们的设备还允许我们在更短的时间内进行更多的实验，从而获得一些具有统计意义的测试结果，”参与实验的UC3M连续介质力学和结构分析部门的实验室技术人员Sergio Puerta和David Pedroche解释说。
研究人员表示，这是一种开创性的方法，并希望为一项协议奠定基础，该协议将使系统地确定打印结构是否能够在撞击时吸收能量成为可能，这是基于其多孔微观结构的特征及其与破碎机制的相关性。
“这项技术最终将告诉我们，金属3D打印是否是建造保护结构的可行技术，”josore Antonio Rodríguez Martínez说。他总结说:“在美国，国防部和能源部已经推动了具体的项目来资助这方面的研究，所以我们希望欧盟和西班牙政府也能制定一个长期的愿景，使我们能够将我们正在进行的基础研究带入工程实践。”
更多信息:J.C. Nieto-Fuentes等人，增材制造金属管的高速冲击破碎，固体力学与物理学报(2023)。引文:分析3d打印金属结构保护的新实验技术(2023年，11月15日)2023年11月16日检索自https://techxplore.com/news/2023-11-experimental-technique-3d-printed-metal.html本文档受版权保护。除为私人学习或研究目的而进行的任何公平交易外，未经书面许可，不得转载任何部分。内容仅供参考之用。
