مروری بر مشخصات مکانیکی و کاربردهای سازه ‌های طراحی شده بر مبنای سطوح مینیمال تکرار شونده و نحوه مدل سازی آن ‌ها

Abstract

سطوح مینیمال، نوعی خاصی از سطوح هندسی هستند که مجموع انحناهای اصلی آن‌ ها در دو راستا در هر نقطه روی سطح، برابر با صفر است. از مهم ‌ترین انواع این سطوح می ‌توان به سطوح مینیمال شوارز پی، الماسی، ژیروید و I-WP اشاره کر­­د. از کاربردهای برجسته این سطوح می ‌توان به طراحی و ساخت سازه‌ های سبک، فیلتراسیون، عایق ‌ها، کاتالیزورها، جاذب ‌ها و همچنین کاربردهای پزشکی نظیر تولید استخوان‌ های مصنوعی و ایمپلنت ‌ها اشاره نمود. در این پژوهش خواص مکانیکی ساختارهای سه ‌بعدی که در اثر تکرار سلولهای واحد مینیمال ایجاد می ‌شوند نظیر استحکام و سفتی، همچنین قابلیت جذب انرژی، خستگی و دوام آن ها مورد بررسی قرار گرفته است. همچنین کاربردهای این سطوح در حوزه ‌های مهندسی پزشکی، سازه ‌ای، سیالات و انتقال حرارت و خودروسازی بررسی شده است. در ادامه روش ‌های شبیه ‌سازی و مدل سازی این سطوح که در المان محدود و پرینت سه ‌بعدی مورد نیاز است ارائه می ‌شود. سطوح مینیمال تکرار شونده به دلیل ویژگی‌ های منحصر به فرد خود از جمله فراهم نمودن نسبت سطح به حجم بالا و نسبت سفتی به وزن و استحکام به وزن بالا پتانسیل بالایی برای استفاده در حوزه‌ های مختلف صنعتی و پزشکی دارند و قابلیت این را دارند که در چارت ‌های انتخاب مواد، گزینه‌ های جدیدی را فرا روی پژوهشگران و مهندسان قرار دهند.