Neue Verbindung zwischen innerer Knochenstruktur und Festigkeit von Flugzeugteilen

Forscher der Cornell University haben herausgefunden, dass die innere Struktur des Knochens möglicherweise zu robusteren Flugzeugteilen und einer besseren Behandlung von Osteoporose führen kann. Die Bewertung der Knochenstärke wird derzeit anhand der Dichte berechnet, wobei Röntgenstrahlen verwendet werden, um Brüche, Gebrechlichkeiten und starke Punkte zu identifizieren. Die Forscher bewerteten den inneren Aufbau des Knochens mithilfe modernster Software, um festzustellen, welche Aspekte die langfristige Erschöpfung durch zyklische Belastung beeinflussten. Ihre Untersuchungen ergaben, dass die vertikalen Streben im Knochen ein Schlüsselelement für die Knochenlebensdauer im Laufe der Zeit sind. Von den Cornell-Forschern wurde ein 3D-Druckmaterial aus Urethanmethacrylat-Polymer zur Replikation von Knochen entwickelt, das die Dicke der horizontalen Stäbe in seinem Gitter schwankte, um seine Ermüdungslebensdauer um das Hundertfache zu erhöhen. Daraus ergaben die Forscher, dass die Verlängerung der Ermüdungslebensdauer erhebliche Vorteile für das Ingenieurwesen haben könnte, insbesondere bei Strukturen wie Flugzeugflügeln, und dass eine bessere Behandlung von Erkrankungen wie Osteoporose möglich ist. Der leitende Autor und außerordentliche Professor an der Cornell's Sibley School für Maschinenbau und Luft- und Raumfahrttechnik und an der Meinig School für Biomedizintechnik, Christopher Hernandez, erklärte: "Wenn Sie den Knochen nur einmal beladen, dreht sich alles darum, wie dicht er ist und wie dicht er ist." Platte wie Streben. Aber wenn Sie darüber nachdenken, wie viele Zyklen mit geringer Last etwas aushalten kann, sind diese kleinen seitlichen, zweigigen Streben wirklich wichtig. Wenn Menschen älter werden, verlieren sie zuerst diese horizontalen Streben, was die Wahrscheinlichkeit erhöht, dass der Knochen bei mehreren zyklischen Belastungen bricht. Jeder Windstoß, auf den ein Flugzeug trifft, verursacht einen Ladezyklus, sodass ein Flugzeugflügel bei jedem Flug tausendfach belastet wird. Wenn Sie ein langlebiges Gerät oder ein Fahrzeug mit geringem Gewicht herstellen möchten, das eine lange Lebensdauer hat, ist es wirklich wichtig, wie viele Ladezyklen das Teil dauern kann, bevor es bricht. Und die mathematische Beziehung, die wir in dieser Studie hergeleitet haben, ermöglicht es jemandem, der eine dieser Gitterstrukturen entwirft, die Anforderungen an Steifigkeit und Festigkeit unter einer einzelnen Last mit den Anforderungen an die Tolerierung vieler, vieler Lastzyklen auf niedrigerem Niveau in Einklang zu bringen