Kombinace 3D tisku se slitinami SMA
Materiály s tvarovou pamětí jsou i základem „kosmické pneumatiky“, kterou vyvinula NASA pro vozidla, jež budou využívána při kosmických expedicích, operující na jiných planetách, nebo pro lunární rovery.
Pro marsovský rover Curiosity byla využita tenká kola vyrobená z lehkého kovu pomocí tradičního CNC obrábění, která však utrpěla řadu poškození, když z nich při jízdě drsným marsovským terénem ostré kameny vyrazily kusy jejich konstrukce. Nová kola ze SMA by se už s podobnými problémy setkat neměla.
NASA vytvořila kombinací 3D tisku se slitinami SMA speciální drátěné kolo s konstrukcí ze slitiny označované jako Nitinol (kombinace niklu a titanu) s tvarovou pamětí, která se může působením tepla deformovat, ale po změně podmínek k normálu obnoví svůj původní tvar, a to opakovaně prakticky neomezeně. Nitinolové stenty používané v kardiovaskulární chirurgii mohu absolvovat 30% deformací s očekávanou životností cyklů do selhání delší než 10 milionů, zatímco nerezová ocel odolá deformaci pouhých 0,5 % s únavovou životností kolem 1 milionu cyklů.
Běžné kovy by se při namáhání, např. po nárazu na kámen, deformovaly trvale, což by zkrátilo jejich životnost, ale u SMA materiálů lze deformaci okamžitě vrátit zpět. K akci dochází na molekulární úrovni, kde atomová vazba tvoří krystalickou strukturu, která se může ohýbat bez uvolnění, a teplo ji vrátí do původního tvaru.
Navíc se ukazuje, že manipulací s poměrem prvků lze dokonce tuto aktivační teplotu cíleně upravit, dokonce i specificky navrhnout. V případě konstrukce kola by tak materiál mohl získat regenerační teplo jednoduše normálním používáním (třením nebo teplem vznikajícím při tlaku). Tato oblast bude nicméně vyžadovat ještě další dlouhodobý výzkum před využitím v reálných aplikacích, což může být záležitostí mnoha let.
Ale možná se ještě dříve dočkáme těchto pozoruhodných aplikací na Zemi. Firma Smart Tire Company pracuje na komercionalizaci této unikátní odolné bezvzduchové pneumatiky pro pozemská vozidla. Technologie už byla testována i na autech, ale velké ambice s ní má firma hlavně mezi cyklisty. Tuhle pneumatiku prostě nepíchnete…
Petr Kostolník
Foto: NASA
8
