Природа побуждает на творчество: использовав осьминога в качестве модели, исследователи из Фраунгоферского института технологий машиностроения и автоматизации (ИТМА), разработали тихий движок для лодок и аква видов спортивного транспорта, использовав 3D печать.
Четыре шара из эластомера прокачивают воду и обеспечивают нужное движение. Двигательная установка была произведена в один шаг с 3D принтером. Фото: © Фраунгоферский институт технологий машиностроения и автоматизации (ИТМА).
Сущность и принцип водометного мотора
Осьминоги, которых также нередко именуют кальмарами, числятся самыми умными бесхребетными созданиями. Их даже считают «морскими мудрецами». Они способны к обучению, они могут открывать консервные банки и даже различают геометрические фигуры. В то время как они обычно передвигаются повдоль океанического дна на собственных восьми щупальцах (руках), в бегство они пускаются, плывя головой вперед, приводя себя в движение типичным водомётным движителем. Он набирает воду в полость, в какой находятся жабры, и силой выталкивает её в направлении, оборотном движению, через воронку, играющую роль сопла. Направление движения меняют, поворачивая воронку.
Для исследователей данный принцип водометного движения послужил главный моделью при разработке водяного насоса, работающего под водой. «Кальмары употребляют этот тип движения приемущественно, если они пробуют убежать внезапно и стремительно. Когда они употребляют его, осьминоги могут существенно ускориться на недлинные расстояния», – гласит Андреас Фишер, инженер ИТМА в Штутгарте. «Мы интегрировали этот принцип движения в наш подводный движок: четыре шара из эластомера приводят движок в работу, откачивая воду».
Вода засасывается в каждый привод либо эластомерный шар через отверстие; клапан рециркуляции предутверждает оборотное вытекание. Гидравлический поршень сжимает встроенная структура кабелей, как мускулы. Таким макаром, он выталкивает воду из мяча размером 20 х 6 см. В свою очередь, насос мотора перемещает гидравлический поршень.
«Наш подводный привод отлично подходит для маневрирования на маленьких лодках. Он также может быть применен как плавучее средство для спортивных видов аква транспорта, таких как гидроциклы, доски для серфинга, для скутеров, которые транспортируют дайверов на глубину. В отличие от судовых гребных винтов, он бесшумный, и в него не попадает рыба», – гласит исследователь, объясняя достоинства системы.
Напечатать систему можно за один шаг при помощи промышленного 3D принтера
Для того чтоб произвести всю сложную плавную конструкцию из мягенького пластика, исследователи решили использовать технологию FDM (осаждение плавленого материала) в процессе 3D печати подводной двигательной установки, которая может выдерживать экстремальные уровни давления без разрушения. Даже в ситуациях очень высочайшего напряжения, материал всегда ворачивается к собственной начальной форме.
Благодаря 3D печати, исследователи также могут измерить размеры приводов. При помощи промышленного бота, который был обустроен 3-мя головками экструдера, исследователям удалось произвести составляющие еще большего размера. «На данный момент наибольший объем строительства FDM устройств составляет 91,4 х 61 х 91,4 см. При всем этом они могут использовать в процессе менее 10 разных видов термопластика, который выкладывается слоями. Благодаря интеграции непрерывного волокна в термопластик, к примеру, мы можем сделать составляющие из армированного углеродного волокна стремительно и по низкой цене», – гласит ученый, объясняя достоинства процесса плавления. Не считая того, производственный процесс можно существенно уменьшить, используя несколько ботов, работающих над одним компонентом сразу.