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A 3D-printed buoy remains stable in a turbulent seawater tank as the test system rotates up to 45 degrees. It keeps floating without a sealed casing, protective coating or extra flotation. The prototype comes from RMIT University's Centre for Additive Manufacturing, where researchers have built a titanium lattice that remains buoyant even after severe damage.
Una boa stampata in 3D rimane stabile in una vasca di acqua di mare turbolenta mentre il sistema di prova ruota fino a 45 gradi. Continua a galleggiare senza involucro sigillato, rivestimento protettivo o galleggiamento aggiuntivo. Il prototipo proviene dal Centro per la produzione additiva dell'Università RMIT, dove i ricercatori hanno realizzato un reticolo in titanio che resta a galla anche dopo gravi danni.
The obstacle was water. Metal lattices can be very light because their struts are hollow and interconnected, but their open spaces also let water enter. RMIT's solution fills only those hollow titanium struts with polyurethane foam. Tiny sealed cells in the foam trap gas and form a distributed barrier, while water can continue flowing through the lattice's external openings.
L'ostacolo era l'acqua. I reticoli metallici possono essere molto leggeri perché i loro montanti sono cavi e interconnessi, ma i loro spazi aperti consentono anche all'acqua di entrare. La soluzione di RMIT consiste nel riempire di schiuma poliuretanica solo quei montanti cavi in titanio. Le minuscole celle sigillate nella schiuma intrappolano il gas e formano una barriera distribuita, mentre l'acqua può continuare a scorrere attraverso le aperture esterne del reticolo.
The researchers say the study is the first reported demonstration of a floating metal-polymer open-cell hybrid lattice metamaterial. They developed a design measure called skeletal density, which counts the titanium walls and sealed, foam-filled channels but excludes open space that water can occupy. Their rule is simple: when skeletal density is lower than that of the surrounding liquid, the open structure floats.
I ricercatori affermano che lo studio è la prima dimostrazione pubblicata di un metamateriale reticolare ibrido a celle aperte, metallo-polimero, in grado di galleggiare. Hanno sviluppato una misura progettuale denominata densità scheletrica, che considera le pareti in titanio e i canali sigillati e riempiti di schiuma, ma esclude lo spazio aperto occupabile dall'acqua. La loro regola è semplice: quando la densità scheletrica è inferiore a quella del liquido circostante, la struttura aperta galleggia.
The results point to a potential material for marine applications. At the same overall density, the titanium lattice was 70% stronger than stainless steel or high-density polyethylene. In natural seawater from Melbourne's Port Phillip Bay, it lost only 0.15% of its mass after two weeks, while its strength declined by less than 1%. The structure also stayed afloat after cracking, failures at key connection points and the fracture of an entire lattice layer; it sank only after severe crushing and compaction.
I risultati indicano un potenziale materiale per le applicazioni marine. A parità di densità complessiva, il reticolo in titanio era più resistente del 70% rispetto all'acciaio inossidabile o al polietilene ad alta densità. Nell'acqua di mare naturale della baia di Port Phillip, a Melbourne, ha perso solo lo 0,15% della propria massa dopo due settimane, mentre la sua resistenza è diminuita di meno dell'1%. La struttura è inoltre rimasta a galla dopo essersi crepata, dopo il cedimento di punti di connessione critici e dopo la frattura di un intero strato del reticolo; è affondata solo in seguito a un grave schiacciamento e a una forte compattazione.
In concrete terms, the work could give buoys, floating sensors and other marine structures a way to combine low weight with damage tolerance, rather than relying on a sealed casing or extra flotation. That remains a prospect, not a deployment: RMIT has demonstrated a 3D-printed prototype, and the team led by Distinguished Professor Ma Qian still plans larger parts and long-term tests in realistic marine and deep-sea conditions. The collaboration includes the Conservatoire National des Arts et Métiers in France.
In termini concreti, il lavoro potrebbe offrire a boe, sensori galleggianti e altre strutture marine un modo per combinare peso ridotto e tolleranza ai danni, senza dover ricorrere a un involucro sigillato o a un galleggiamento aggiuntivo. Si tratta però ancora di una prospettiva, non di un'applicazione: RMIT ha dimostrato un prototipo stampato in 3D e il team guidato dal Distinguished Professor Ma Qian prevede ancora di realizzare componenti più grandi e condurre test a lungo termine in condizioni marine realistiche e in acque profonde. Alla collaborazione partecipa anche il Conservatoire national des arts et métiers in Francia.