Mischa Brendel
Materiaal dat niet alleen extreem sterk, maar ook extreem licht is; deze twee vaak tegengestelde eigenschappen hebben onderzoekers van het Duitse Karlsruher Institut für Technologie weten te verenigen met behulp van een 3d-printer.
Het geheim van de stevigheid en het geringe gewicht zit hem in de structuur van het geprinte materiaal. De onderzoekers maakten gebruik van een 3d-printer en laserlithografie om uit het materiaal – dat alleen wordt omschreven als een lichtgevoelige hars – verticale, horizontale en diagonale balken op te bouwen, zodat er een soort regelmatige raamwerkstructuur in het materiaal ontstaat. Vervolgens wordt hier een coating van keramisch materiaal over aangebracht.
De gevormde balken zijn licht gekromd, zodat deze minder snel breken wanneer er een groot gewicht op rust. Deze balken hebben een lengte van niet veel meer dan 10 µm en zorgen ervoor dat er in het materiaal veel holle ruimtes ontstaan, waardoor het licht blijft. Als inspiratie gebruikten de onderzoekers de natuur: in poreuze materialen als bot en hout worden dergelijke structuren ook gevonden.
De geprinte honingraatstructuur bleek bijzonder sterk: het materiaal kon in deze vorm een druk aan van 28 kg/mm2. De dichtheid lag hierbij op 810 kg/m3. Hoewel het soortelijk gewicht van het 3d-geprinte materiaal lager is dan dat van water, is het materiaal sterker dan zwaardere massieve materialen als aluminium of gehard staal.
De onderzoeksresultaten zijn gepubliceerd in het wetenschappelijk tijdschrift PNAS.
