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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.
Uma boia impressa em 3D mantém-se estável num tanque de água do mar turbulenta enquanto o sistema de ensaio roda até 45 graus. Continua a flutuar sem cobertura estanque, revestimento protetor ou flutuabilidade adicional. O protótipo é da autoria do Centro de Fabrico Aditivo da Universidade RMIT, onde os investigadores construíram uma estrutura reticulada de titânio que mantém a flutuabilidade mesmo depois de sofrer danos graves.
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.
O obstáculo era a água. As estruturas reticuladas metálicas podem ser muito leves porque os seus suportes são ocos e estão interligados, mas os espaços abertos também permitem a entrada de água. A solução da RMIT preenche apenas esses suportes ocos de titânio com espuma de poliuretano. As minúsculas células estanques da espuma retêm gás e formam uma barreira distribuída, enquanto a água pode continuar a passar pelas aberturas externas da estrutura reticulada.
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.
Os investigadores afirmam que o estudo é a primeira demonstração publicada de um metamaterial reticulado híbrido de metal-polímero com células abertas capaz de flutuar. Desenvolveram uma medida de conceção denominada densidade esquelética, que contabiliza as paredes de titânio e os canais estanques preenchidos com espuma, mas exclui o espaço aberto que a água pode ocupar. A regra é simples: quando a densidade esquelética é inferior à do líquido circundante, a estrutura aberta flutua.
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.
Os resultados apontam para um material potencial para aplicações marítimas. Com a mesma densidade total, a estrutura reticulada de titânio era 70% mais resistente do que o aço inoxidável ou o polietileno de alta densidade. Em água do mar natural da baía de Port Phillip, em Melbourne, perdeu apenas 0,15% da sua massa após duas semanas, enquanto a sua resistência diminuiu menos de 1%. A estrutura também se manteve à tona depois de fissurar, de ocorrerem falhas em pontos de ligação essenciais e da fratura de uma camada reticulada inteira; só afundou depois de ser severamente esmagada e compactada.
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.
Em termos concretos, o trabalho poderá permitir que boias, sensores flutuantes e outras estruturas marítimas combinem um peso reduzido com tolerância a danos, em vez de dependerem de uma cobertura estanque ou de flutuabilidade adicional. Trata-se ainda de uma possibilidade, não de uma aplicação: a RMIT demonstrou um protótipo impresso em 3D, e a equipa liderada pelo Professor Distinto Ma Qian planeia ainda produzir peças de maior dimensão e realizar ensaios de longa duração em condições marítimas realistas e em águas profundas. A colaboração inclui o Conservatório Nacional de Artes e Ofícios, em França.