Ekip, insan kemiğindeki bir “ışın” ın, ömür boyu süren aşınma ve yıpranmayı nasıl ele aldığının keşfedilmesinin, binalarda, uçaklarda ve diğer yapılarda daha pratik kullanım için yeterince uzun süren 3D baskılı hafif malzemelerin gelişimine yol açabileceğini söylüyor. Ekip, ışını taklit ettiklerinde ve 30 kez daha kalın yaptıklarında, yapay malzemenin 100 kat daha uzun süre dayanabileceğini buldu.

Bilim adamı Pablo Zavattieri, kemiğin bir bina olduğunu ve sütunları bağlayan yük ve kirişlerin çoğunu taşıyan sütunlara sahip olduğunu söylüyor. Bone dayanıklılığını trabekül adı verilen süngerimsi bir yapıdan alıyor. Bu, birbirine bağlı dikey plaka benzeri destekler ve sütunlar ve kirişler gibi hareket eden yatay çubuk benzeri desteklerden oluşan bir ağdır. Trabeküllerin yoğunluğu arttıkça, kemik günlük faaliyetler için daha esnek olur.

Ekip, kemikte görünüşte önemsiz görünen yatay desteklerin kemiğin yorulma ömrünü artırdığını buldu. Ekip, 3D baskı binaları daha sağlam yapma zorluğunun, çimento iç yapısını yeniden tasarlayarak çözülebileceğini söylüyor. Ekip, yatay payandaların insan kemiğinde daha önce düşünülenden daha önemli bir rol oynayabileceğini belirledi; daha sonra trabeküllere benzer mimarilere sahip 3D baskılı polimerler tasarladılar.

Kemikten esinlenilmiş 3D baskılı polimerlere yükler uygulanması, yatay dikmelerin ne kadar kalın olduğunu, polimerin bir yüke dayandığı kadar uzun süre dayanacağını doğruladı. Daha kalın destekler, tasarımın daha hafif ve daha esnek malzemeler yapımında yararlı olacağına inanması için takıma liderlik eden polimerin kütlesini önemli ölçüde arttırmadı.

Bu başarı, Rice Üniversitesi’nin Brown School of Engineering’deki araştırmacılar tarafından, hafif ve deliklerle dolu fakat elmas kadar sert olan ‘tubulane benzeri ultrahard polimerler’ küp küplerini bastırdı.

Bu blokların bir hızlanan mermiyi durdurabileceği noktaya ve aynı malzemenin katı bir bloğundan çok daha etkili bir şekilde. Başka bir deyişle, deliklerin örgüsü güçlendirici bir etkiye sahiptir aslında, en iyi örnekler bir mermiyi durdurmada katı bir bloktan 10 kat daha etkili olduğunu kanıtlamıştır.

5.000 m / s’de ateşlenen mermi (çok hızlı bir mermi) tubulane küplerinin ikinci katında durduruldu, bu katmanın ötesinde “önemli yapısal hasar” görülmedi. Bununla birlikte, aynı malzemeden yapılmış katı bir referans küpünde, çatlaklar blok boyunca uzanıyordu.