Микроструктурный градиент в природе встречается практически повсеместно, яркий пример — кость человека. Там, где кость воспринимает нагрузки, она более плотная, чем в менее нагруженных местах. В результате получается высокое значение отношения прочности к весу. Многие ученые пытались получить подобные структуры при помощи 3D печати, однако все оказалось не так просто. Попробовали поработать над решением этой проблемы и умы из TU Delft.

Основным препятствием для успешной 3D печати градиента служит отсутствие совместимости соседних ячеек, ведь при изменении плотности, геометрия таких элементов не всегда совпадает. Таким образом пропадает структурная целостность, что неизменно ведет к краху печати. Команда TU Delft стремилась «найти оптимальное соединение между оптимизированными по топологии микроструктурами». И они это сделали. Их метод «одновременно оптимизирует физические свойства отдельных ячеек, а также соседних пар, чтобы обеспечить возможность соединения материала и плавно изменяющиеся физические свойства». Они продемонстрировали свой метод с помощью 3D печати прототипа имплантата, где центральная область очень плотная, но становится более пористой вблизи краев.

Исследовательский процесс оптимизации микроструктуры хорошо послужит медицинской и аэрокосмической отраслям, где легкие весовые характеристики будут наиболее ценными. В ближайшей перспективе следует ожидать обновление ПО, как дизайнерского, так и по «нарезке слоев» с включением функции 3D печати градиентом. Основной вопрос, кто же первый уловит тенденцию и внедрит улучшение.