对3D打印的形体灵感压力箱体的研究

科学领域:

• 仿生学和生物启发的工程.
• 海洋机器人和深海技术
• 古生物学和进化生物学.

背景情况:

• 室内螺的作用是作为一个自然的一大气压房,使得在深海深度 (200-800米) 中保持中性浮力.
• 已灭绝的类动物,螺的亲属,可能居住在类似的深度,具有复杂的外形态,可以提供有关承受压力的见解.
• 传统的深海机器人经常使用简单的几何形状,如球体和气,用于压力外,因为它们具有最佳的表面积/体积比和可制造性.

研究的目的:

• 为深海应用模拟和实证测试基于螺贝的3D打印,生物灵感的压力外.
• 为了比较螺灵感设计的耐压性与具有相似壁厚和可弹性体积的传统球形模型.
• 评估增材制造的潜力,以创建和测试复杂的,生物灵感的几何结构,用于海底机器人体.

主要方法:

• 使用高分辨率立体石版3D打印制造生物灵感压力外.
• 设计是根据Nautilus pompilius的贝进行模拟的,包括模仿隔膜壁 (形和凸形配置) 的内部支.
• 经验压力测试进行,以比较螺灵感模型与3D打印的球形控制器的性能.

主要成果:

• 有内部支的螺灵感模型表现出比空心模型更高的承受压力.
• 然而,形或形的螺灵感设计都没有超过具有相等外墙厚度的球形模型.
• 增材制造在生产和测试复杂的几何压力外方面被证明是有效的.

结论:

• 虽然简单的球体目前在深海应用中比测试的螺灵感设计具有更高的耐压性,但该研究证实了增材制造是创建和测试复杂的生物灵感压力外的可行方法.
• 这项研究提供了一种新的方法,用于经验性地评估灭绝的头足动物形态的深度容忍,为工程和进化生物学做出贡献.
• 这些发现为未来开发用于海底勘探和机器人的先进生物灵感压力容器铺平了道路.