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De porcas e parafusos a metais inteligentes: Novas ligas com memória de forma impressas em 3D podem redefinir a engenharia

Ao ser aquecida acima da temperatura de acabamento da austenita (Af), a liga de níquel-titânio recupera sua forma inicial. (Fonte da imagem: ScienceDirect)
Ao ser aquecida acima da temperatura de acabamento da austenita (Af), a liga de níquel-titânio recupera sua forma inicial. (Fonte da imagem: ScienceDirect)
Os pesquisadores desenvolveram metassuperfícies de intertravamento ativo usando ligas com memória de forma, como o níquel-titânio (NiTi), que permitem o travamento e o destravamento com controle de temperatura. Essas estruturas foram criadas por meio de manufatura aditiva para aplicações dinâmicas.
3D Printing

Pesquisadores desenvolveram metassuperfícies de intertravamento ativo (ILMs) usando ligas com memória de forma (SMAs) como o níquel-titânio (NiTi), que são metais que podem "lembrar" e retornar à sua forma original quando aquecidos. Esses novos ILMs podem travar e destravar com base na temperatura, o que os torna uma maneira mais inteligente de criar conexões mecânicas entre materiais.

Tradicionalmente, as juntas e os fixadores, como parafusos ou adesivos, são usados para manter os componentes unidos. No entanto, os ILMs usam minúsculos recursos de intertravamento para conectar as peças, permitindo que elas transmitam força e limitem o movimento em direções precisas. O senhor deve estar se perguntando onde está a inovação em tudo isso? A inovação está na adição de materiais ativos como o NiTi, que mudam de forma quando aquecidos, para tornar essas juntas mais responsivas. Essas juntas permitem o acoplamento e o desacoplamento controlados das superfícies, sem a necessidade de intervenção manual ou força externa.

Célula unitária das duas Interlocking Metasurfaces propostas, apresentando a) Pinch Grip e b) Expanding Anchor. (Fonte da imagem: ScienceDirect)
Célula unitária das duas Interlocking Metasurfaces propostas, apresentando a) Pinch Grip e b) Expanding Anchor. (Fonte da imagem: ScienceDirect)

O estudo explorou dois projetos diferentes de ILM, chamados Pinch Grip (PG) e Expanding Anchors (EA). Eles foram construídos usando uma técnica chamada manufatura aditiva, que é semelhante à impressão 3D mas para metais. Ao aquecer essas estruturas, os pesquisadores puderam ativar o efeito de memória de forma (SME), permitindo que as peças se movessem, travassem ou destravassem conforme necessário. Isso torna as juntas adaptáveis e ideais para ambientes dinâmicos, onde os componentes podem precisar ser remontados ou ajustados com frequência.

Usando modelagem computadorizada (análise de elementos finitos), a equipe conseguiu prever como esses ILMs se comportariam sob tensão, e os testes termomecânicos mostraram que eles poderiam suportar o uso repetido sem perder a resistência ou a capacidade de recuperação da forma.

Esse estudo é uma importante demonstração de como a combinação de materiais avançados e manufatura aditiva pode levar a novas formas de criar conexões fortes, flexíveis e inteligentes para engenharia e industriais e industriais.

peças de matriz Pinch Grip 1x1 de liga com memória de forma NiTi impressas em 3D com micrografias ópticas das seções transversais polidas. (Fonte da imagem: ScienceDirect)
peças de matriz Pinch Grip 1x1 de liga com memória de forma NiTi impressas em 3D com micrografias ópticas das seções transversais polidas. (Fonte da imagem: ScienceDirect)
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Anubhav Sharma, 2024-10-10 (Update: 2024-10-10)