Подводный двигатель в виде осьминога с напечатан на 3D принтере

Природа вдохновляет на творчество: использовав осьминога в качестве модели, исследователи  из Фраунгоферского института технологий машиностроения и автоматизации (ИТМА), разработали тихий двигатель для лодок и водных видов спортивного транспорта, использовав 3D печать.

Четыре шара из эластомера прокачивают воду и обеспечивают необходимое движение. Двигательная установка была произведена в один этап с 3D принтером. Фото: © Фраунгоферский институт технологий машиностроения и автоматизации (ИТМА).

Суть и принцип водометного двигателя

Осьминоги, которых также часто называют кальмарами, считаются самыми умными бесхребетными существами. 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 перемещаются вдоль океанического дна на своих восьми щупальцах (руках), в бегство они пускаются, плывя головой вперед, приводя себя в движение своеобразным водомётным движителем. Он набирает воду в полость, в которой находятся жабры, и силой выталкивает её в направлении, обратном движению, через воронку, играющую роль сопла. Направление движения меняют, поворачивая воронку.

Для исследователей данный принцип водометного движения послужил ключевой моделью при разработке водяного насоса, работающего под водой. «Кальмары используют этот тип движения главным образом, если они пытаются убежать неожиданно и быстро. Когда они используют его, осьминоги могут значительно ускориться на короткие расстояния», – говорит Андреас Фишер, инженер ИТМА в Штутгарте. «Мы интегрировали этот принцип движения в наш подводный двигатель: четыре шара из эластомера приводят двигатель в работу, откачивая воду».

Вода засасывается в каждый привод или эластомерный шар через отверстие; клапан рециркуляции предотвращает обратное вытекание. Гидравлический поршень сжимает интегрированная структура кабелей, как мышцы. Таким образом, он выталкивает воду из мяча размером 20 х 6 см. В свою очередь, насос двигателя перемещает гидравлический поршень.

«Наш подводный привод хорошо подходит для маневрирования на небольших лодках. Он также может быть использован как плавучее средство для спортивных видов водного 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», – говорит исследователь, объясняя преимущества системы.

Напечатать систему можно за один этап с помощью промышленного 3D принтера

Для того чтобы произвести всю сложную плавную конструкцию из мягкого 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 высокого напряжения, материал всегда возвращается к своей первоначальной форме.

Благодаря 3D печати, исследователи также могут измерить размеры приводов. С помощью промышленного робота, который был оснащен тремя головками экструдера, исследователям удалось произвести компоненты гораздо большего размера. «На данный момент максимальный объем строительства FDM устройств составляет 91,4 х 61 х 91,4 см. При этом они могут использовать в процессе не более десяти различных видов термопластика, который выкладывается слоями. Благодаря интеграции непрерывного волокна в термопластик, например, мы можем изготовить компоненты из армированного углеродного волокна быстро и по низкой цене», – говорит ученый, объясняя преимущества процесса плавления. Кроме того, производственный процесс можно значительно сократить, используя несколько роботов, работающих над одним компонентом одновременно.



Представляем Kayan: эксклюзивный 3D печатный абажур для Plumen

United Nude представляет коллекцию 3D печатной обуви от Захи Хадид и Бена ван Беркеля

Алексис Уолш представляет новую модную коллекцию LYSIS Collection, созданную с помощью 3D печати