Additiv fremstilling

3D-printede metamaterialer kan redefinere bilsikkerhed

mm
Udgivet den
Opdateret den
Føj Securities.io til dine foretrukne kilder på Google
Oplysning: Securities.io kan modtage betaling, når du bruger links til produkter, vi anmelder. Det påvirker ikke vores redaktionelle vurderinger. Vi er ikke registreret investeringsrådgiver; dette er ikke investeringsrådgivning. Læs vores affiliateoplysning.

Oprettelse af metaldesigns

Metallurgi er en teknologi, der konstant har udviklet sig siden de primitive metalhåndværk i de tidlige civilisationer. Indtil for nylig var de fleste metalbearbejdningsprocesser stadig afhængige af teknikker som støbning (smeltning af metal i hulrum) eller smedning (slagning af metallet til form).

Fremkomsten af 3D‑printteknologi, der kan håndtere metalliske materialer, har tilføjet en helt ny metode til fremstilling af metalkomponenter, og vi er kun i begyndelsen af at realisere dens potentiale.

For eksempel nye titanlegeringer, hydrogen‑infunderet 3D‑printning eller geometrisk printning, der absorberer vibrationer.

Forskere ved University of Glasgow (UK), Polytechnic University of Marche (Italien) og National Institute for Nuclear Physics (Italien) har nu skabt en ny type snoede metamaterialer, der kunne erstatte den måde, vi bygger støddæmpere i biler på, ved hjælp af 3D‑printning.

De offentliggjorde deres resultater i Advanced Materials1 under titlen “Adaptive Twisting Metamaterials”.

Indbygget støddæmpning

Da biler først blev bygget, havde de næsten ingen beskyttelse mod kollisioner. Derefter leverede de tidlige støddæmpere såsom krasjbokse og støddæmpere en enkelt kraft‑forskytningsrespons for alle kollisioner, der opstod under køretøjsulykker.

Moderne biler er konstrueret på en måde, så deres ramme i tilfælde af en kollision specifikt absorberer størstedelen af den kinetiske energi, hvilket begrænser den energi, der overføres til passagererne.

“Det voksende behov for at overholde stadig strengere og ofte modstridende sikkerhedsstandarder har flyttet fokus mod den strukturelle optimering af ofrekomponenter, hvilket fremmer filosofien om mekanisk design.”

Sammen med den udbredte anvendelse af sikkerhedsbælter har denne innovation været en væsentlig drivkraft i reduktionen af dødsfald i bilulykker i de seneste årtier.

Det er primært opnået ved at modificere strukturgrafikken eller indarbejde forskellige materialer sammen i velafprøvede energidæmpere for at forbedre energidisipationen.

Alligevel har energidæmpningen en tendens til at være konstant, uanset scenariet (for eksempel kollision med en fodgænger eller en væg), da kraft‑forskytningsresponsen forbliver fast.

Kompression–torsionskoblingsmekaniske (CTCM) metamaterialer

Et lovende alternativ til de nuværende metoder til at absorbere stød er CTCM‑metamaterialer (Compression–Torsion Coupling Mechanical).

De er designet til at omdanne tryk omkring materialets akse til en torsionsbevægelse i en skruelignende bevægelse, som absorberer påvirkningsenergien.

Dette placerer CTCM‑metamaterialer et skridt foran simple metal‑gitter, som blot komprimeres under tryk.

Disse materialer udnytter fuldt ud kapaciteten i 3D‑printfremstilling til at skabe ekstremt komplekse former og strukturer, som ville være umulige at bygge med nogen anden metode.

Kraftafhængige reaktioner

Tidligere støddæmpende materialer ville i bund og grund enten bøje eller ikke bøje. Så for at kunne håndtere store stød, måtte de ofte modstå mindre stød.

“De beskyttende materialer, der anvendes i de fleste køretøjer i dag, er statiske, designet til specifikke påvirkningsscenarier og ude af stand til at tilpasse sig varierende forhold.”

Professor Shanmugam Kumar – University of Glasgow

I stedet kan STCM‑metamaterialernes komplekse former finjusteres til specifikke krav.

Forskerne designede en form, der kan absorbere meget energi selv ved et lille slag, men stadig give beskyttelse mod høj‑hastigheds‑/høj‑energi‑påvirkninger senere.

Efter den første knusningszone (dvs. den indledende kollapsstress) gjorde gyroid‑arkmaterialets duktilitet det muligt at opnå en stabil kompressionsrespons uden katastrofal svigt.

Dette ville gøre STCM‑metamaterialer overlegne i forhold til nuværende konventionelle skum eller krumploner, da de ville give en stivere modstand mod tunge kollisioner eller en blødere polstring for lettere påvirkninger.

Skabelse af nye støddæmpere

Dette resultat blev opnået ved at skabe en kompleks, stærkt porøs form kendt som et gyroid‑gitter. De sammenlignede derefter de faktiske dele produceret med 3D‑printning, analyseret med en CT‑scan, med CAD‑computermodellen.

Selvom det reelle materiale i nogen grad afveg fra CAD‑modellen, på grund af metalakkumulering, der var tykkere i nogle områder (11,8 % højere densitet), blev den faktiske stødpåvirkningsmodstand korrekt forudsagt.

Når vi påfører kompression, omsætter gyroid‑gitteret den til en drejning, og ved at ændre grænsebetingelserne kan vi finjustere energidæmpningskarakteristika.

Disse materialer kan tilpasse og ændre deres egne egenskaber afhængigt af påvirkningstype og -styrke for at dæmpe virkningerne.

Professor Shanmugam Kumar – University of Glasgow

Anvendelser

Indtil videre har metal‑3D‑print primært været begrænset til industrier som luftfart og rumfart på grund af de oprindelige høje omkostninger ved metal‑3D‑printere. Dette ændrer sig hurtigt, da teknologien nu modnes, og produktionen skaleres op.

“Vi tror, at materialet i fremtiden kan finde anvendelser både inden for bil- og rumfartssikkerhed og levere en ny klasse af materiale, der kan tilpasse sig forskellige behov efter krav.

Det kan også understøtte udviklingen af nye former for energihøstning ved at omdanne påvirkninger til roterende kinetisk energi.

Professor Shanmugam Kumar – University of Glasgow

Så om et par år kan vi se en ny klasse af adaptive materialer mod kollisioner med justerbar energidæmpning, kollapsstress og stivhed, kontrolleret via snoede gyroid‑strukturer.

Swipe for at rulle →

Funktion Konventionelle absorberere CTCM metamaterialer
Respons type Fast kraft‑forskydning Adaptiv, justerbar kompression‑torsion
Material sammensætning Skum, bikage, metalplader 3D-printede gyroid‑lattice
Energieabsorptions effektivitet Moderat, konstant Høj, variabel pr. stød
Fremstillingsmetode Støbning eller smedning Additiv fremstilling
Potentielle anvendelser Støddæmpere, krasjbokse Adaptiv krasjsikring, luftfartspaneler

I starten vil anvendelserne sandsynligvis være begrænset til jernbane, rumfart og forsvarssektoren, hvorefter de vil finde vej ind i den bredere bilindustri, fra luksusmodeller til basismodeller.

Investering i 3D‑print

Nano Dimension

Nano Dimension (NNDM ) fokuserede oprindeligt på 3D‑printet elektronik. Dette omfatter meget specialiserede teknologier som ledende eller dielektriske blæk & keramikker. Disse kan for eksempel bruges til at bygge optiske eller radiokomponenter.

Dette er en af de mulige anvendelser af 3D‑print på nanoskalering, som vi udforskede yderligere i “Nanoscale 3D Printing Looks Primed for Commercialization”.

NNDM Prisdiagram

Bemærkelsesværdigt har Nano Dimension vokset gennem en blanding af opkøb og intern forskning & udvikling. Denne strategi nåede et nyt højdepunkt med opkøbet af Desktop Metal i 2024 .

Sammen vil de to virksomheder have en meget stærkere position inden for metal‑ og keramisk 3D‑print på alle skalaer, fra elektronik til store industrielle anlæg og rumfart. Dette skaber også stordriftsfordele ved at samle en kundebase, der inkluderer SpaceX (SPCX ), Tesla (TSLA ), GE, Honeywell, Emerson, Raytheon, NASA, Medtronic osv.

Endelig var de to virksomheder primært aktive i forskellige geografiske områder, med Nano Dimension i Europa og Desktop Metal i USA, hvilket muliggør synergi ved at samle deres salgsteams.

Virksomheden hævder, at den kan reducere den økologiske fodaftryk fra fremstilling med en reduktion på 94 % i CO₂‑udledning, 100 % i vandforbrug, 98 % i materialeforbrug og 82 % i kemikalier. Samlet set har dette gjort Nano Dimension til en af teknologiledere inden for 3D‑print.

Et andet opkøb der lige fulgte, var Markforged for $115M. Med fokus på komposit‑ og metal‑additiv fremstillingsudstyr forstærker opkøbet af Markforged yderligere Nano Dimensions position på markedet for metal‑3D‑print.

“Skønheden ved denne fusion og skønheden ved Markforged og deres teknologisæt er, at de ikke overlapper med vores teknologi. Synergierne ligger i anvendelserne for lignende virksomheder.”

Yoav Stern- Nano Dimension CEO

Virksomheden er også, gennem opkøb og intern udvikling, i færd med at blive en leder inden for 3D‑printsoftware.

Investorer skal dog være opmærksomme på, at 3D‑printindustrien som helhed stadig er negativ i cash‑flow, så virksomheden vil skulle skære omkostninger eller vokse tilstrækkeligt for at opnå profit i fremtiden.

(Du kan også læse vores mere detaljerede investeringsrapport om Nano Dimension for yderligere information.)

Seneste Nano Dimension (NNDM) aktienyheder og udviklinger

Studie refereret:

1. Mattia Utzeri, Maria L. Gatto, Edoardo Mancini, Donato Orlandi, Daniele Cortis, Marco Sasso, Shanmugam Kumar. . Adaptive Twisting Metamaterials. Advanced Materials. 22. oktober 2025. https://doi.org/10.1002/adma.202513714

mm

Jonathan er en tidligere biokemisk forsker, der arbejdede med genetisk analyse og kliniske forsøg. Han er nu aktieanalytiker og finansskribent med fokus på innovation, markedscyklusser og geopolitik i sin publikation 'The Eurasian Century'.