Каждый из нас хотя бы раз в жизни видел соты. Пчелы используют их для хранения меда, пыльцы, а также для выращивания приплода. Но почему они состоят именно из гексагональных клеток? Хотя люди знали это годами, только в 1999 году американский математик Томас Хейлз, наконец, доказал, что шестиугольник действительно самый эффективный образец для хранения. Это структура, которая максимизирует пространство и минимизирует необходимый материал. К тому же, заполненные медом соты могут выдержать вес в 40 раз превышающий свой собственный. Умные пчелы!

Вдохновляясь природой, мы видим сотовые структуры вокруг нас в различных архитектурных, инженерных и научных приложениях, в том числе в аэрокосмической промышленности, где необходимо уменьшить материал и вес, но сохранить прочность. В 3д технологиях соты также являются привычным делом, ведь большинство напечатанных деталей заполнены только на 20-30%, а поддерживающие внутренние переборки играют существенную роль в общей целостности предмета.


Конкретная структура заполнения и плотность будут влиять на прочность готовой детали. Более высокая плотность заполнения, конечно же, сделает объект более сильным, но будет использовать больше материала, времени и денег. Секрет успешного использования заключается в том, чтобы найти золотую середину, где достигается достаточная прочность для конечной цели. Вот тут то нам на помощь и приходят соты.

Сотовое или шестиугольное заполнение обычно считается самым сильным. Оно обеспечивает большую общую прочность во всех направлениях, чем, например, прямоугольный рисунок, лишь незначительно увеличивая время печати. Этим часто пользуются в автомобилестроении. Так, IAV Automotive Engineering использует металлическую 3д печать для создания нового типа поршня для двигателей, который оснащен сверхпрочной решеткой из сот, что уменьшает массу на 25%.


Вот вам еще один пример успешного применения. Берлинская компания BigRep недавно представила свою напечатанную безвоздушную велосипедную шину. По словам дизайнера продукта, они смогли заменить воздух, взяв одну из трех сотовых конструкций. Основываясь на том же принципе, дизайн может быть изменен в соответствии с требованиями конкретных видов езды на велосипеде, например, по горной местности или по дорогам, а также для различных условий погоды и скорости.

Думаю, теперь вам ясно, что мы можем многому научиться у пчел!