طراحی و ساخت یک فراماده سه بعدی با ساختار ری-انترنت تولید شده به روش پرینت سه بعدی به عنوان جاذب انرژی

فرود ایمن محموله، به ویژه در شرایط برخورد با سرعت بالا، یکی از چالش های مهم در ماموریت های فضایی است. جذب انرژی برخورد، به ویژه برای محموله های سرنشین دار و زیستی، از اهمیت ویژه ای برخوردار است. هدف این مطالعه، طراحی و ارزیابی یک ساختار متامتریال سه بعدی بر پایه سلول واحد تورفته دوبعدی به عنوان جاذب انرژی موثر در مرحله فرود ماموریت های فضایی است. یک ساختار متامتریال استوانه ای سه بعدی نوین با چرخاندن سلول های واحد تورفته دوبعدی حول یک محور عمودی مرکزی طراحی شد. برای ساخت نمونه ها با استفاده از فناوری چاپ سه بعدی از دو ماده استفاده گردید: پلی یورتان ترموپلاستیک برای ساختارهای دوبعدی و پلی لاکتیک اسید برای ساختارهای سه بعدی. آزمون های فشاری شبه استاتیک بر روی نمونه های سه بعدی انجام شد تا رفتار مکانیکی و عملکرد جذب انرژی آن ها ارزیابی شود. نتایج نشان می دهند که ساختار فراماده سه بعدی پیشنهادی قادر است که انرژی برخورد را به میزان ۳۹/۱۴۸ ژول جذب کند و جذب انرژی ویژه ای معادل ۲۳۲/۲ کیلوژول بر کیلوگرم ارائه دهد. بنابراین ساختار توسعه داده شده، به طور قابل ملاحظه ای از دیگر ساختارهای مشابه در تحقیقات پیشین، عملکرد بهتری را نشان داده است. ساختار پیشنهادی متامتریال سه بعدی که با استفاده از فناوری چاپ سه بعدی و بر پایه طراحی سلول واحد تورفته چرخان ساخته شده است، عملکرد بسیار مطلوبی در جذب انرژی دارد. مقدار بالای جذب انرژی ویژه و وزن سبک آن، این ساختار را به گزینه ای مناسب برای به کارگیری در سیستم های کاهش ضربه محموله های فضایی تبدیل می کند و پتانسیل بالایی برای کاربردهای آینده در حوزه هوافضا دارد.

کلیدواژه ها:

فرامواد ، جذب انرژی ، ری-انترنت ، پرینت سه بعدی ، فرود فضایی