Osso humano inspirou novo material impresso em 3D

Cientistas da Cornell University, Purdue University e Case Western Reserve University criaram um novo material impresso em 3D com um design inspirado no osso. A equipe diz que ossos e edifícios impressos em 3D têm algo em comum. Ambos têm colunas e vigas no interior que determinam quanto tempo duram.

A equipe diz que a descoberta de como um “feixe” no osso humano lida com uma vida inteira de desgaste pode se traduzir no desenvolvimento de materiais leves impressos em 3D que duram o tempo suficiente para uso mais prático em edifícios, aeronaves e outras estruturas. A equipe descobriu que quando imitavam a viga e a tornavam cerca de 30 vezes mais espessa, o material artificial poderia durar até 100 vezes mais.

O cientista Pablo Zavattieri diz que o osso é um edifício e que possui colunas que carregam a maior parte da carga e vigas que conectam as colunas. O osso obtém sua durabilidade a partir de uma estrutura esponjosa chamada trabécula. Essa é uma rede de suportes verticais interligados em forma de placa e suportes horizontais em forma de haste que atuam como colunas e vigas. Quanto mais densas as trabéculas, mais resistente o osso é para as atividades diárias.

A equipe descobriu que no osso, os suportes horizontais aparentemente insignificantes aumentam a vida de fadiga do osso. A equipe afirma que o desafio de tornar os edifícios impressos em 3D mais robustos poderia ser resolvido com a reformulação da estrutura interna do cimento. A equipe determinou que os apoios horizontais podem desempenhar um papel mais significativo no osso humano do que se pensava anteriormente; eles então projetaram polímeros impressos em 3D com arquiteturas semelhantes às trabéculas.

A aplicação de cargas nos polímeros impressos em 3D inspirados nos ossos confirmou que, quanto mais espessas as hastes horizontais, mais tempo o polímero duraria, pois era necessário carregar uma carga. Os suportes mais espessos não aumentaram significativamente a massa do polímero, levando a equipe a acreditar que o design seria útil para tornar materiais mais leves e mais resistentes.

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