Početak projekta: 1.10.2025.

Aditivna proizvodnja, osobito 3D printanje, intenzivno se razvija i sve više nalazi primjenu u znanosti i industriji. U tom kontekstu sve se češće projektiraju rešetkaste i (mikro)strukturne geometrije materijala radi optimizacije svojstava i poboljšanja mehaničkog odziva. Međutim, klasične teorije elastičnosti često nisu dovoljne za točan opis njihova ponašanja – osobito kod pjenastih, vlaknastih i granuliranih materijala, gdje se eksperimentalno uočava tzv. „size-effect“, koji je stran klasičnoj teoriji. Kako bi se obuhvatili efekti koje klasična teorija ne pokriva, razvile su se alternativne teorije elastičnosti, među kojima i ovdje razmatrana Cosseratova (mikropolarna) teorija koja uvođenjem mikrorotacije omogućuje opis utjecaja mikrostrukture. Za njezinu primjenu nužno je poznavati šest nezavisnih materijalnih parametara, no zbog izostanka pouzdane metodologije za njihovo određivanje, teorija se rijetko koristi u praksi unatoč izraženoj potrebi.

Stoga je prvi i glavni cilj ove projektne prijave usmjeren prema upotpunjavanju metodologije i određivanju mikropolarnih parametara razmatranih metamaterijala i to specifično orijentirano na parametre koji se manifestiraju pri torzijskom opterećenju s obzirom da su oni najmanje istraženi. To će se postići eksperimentalnim ispitivanjem na 3D printanim uzorcima (s unaprijed definiranom strukturom materijala) i korištenjem dostupnih analitičkim rješenjima i numeričkom analizom za validaciju. Dosadašnje istraživanje voditeljice projekta, kao i suradnja s istraživačima sa Manchester Metropolitan University koji imaju na raspolaganju potrebnu opremu biti će ključno za postizanje tog cilja.

Drugi i treći cilj projekta predstavljaju bazu za buduća istraživanja; od kojih je prvi usmjeren na određivanje hiperealstičnih koeficijenata TPU 3D printanih materijala (pri čemu eksperimentalni rezultati služe kao temelj za buduće proširenje Cosseratove teorije na hiperelastične materijale), a treći na analizi primjenjivosti mikropolarne teorije u modeliranju kiralnih struktura koje su trenutno vrlo atraktivne u znanosti.