3D打印蛇皮展示了机械牵引工业应用的潜力
在“探索蛇皮纹理设计和机械牵引增材制造的融合”中，美国研究人员在一项研究中概述了他们的发现，在该研究中，他们对试验3D打印材料做出了有趣的选择。通过对巨蟒蛇皮鳞片的研究，将六边形鳞片模式转化为420不锈钢的激光粉末床熔合（L-PBF）制造技术。
正如研究人员指出的那样，大自然为科学家提供了一个“庞大的设计数据库”，可以创造出许多不同的形式和结构。从进化中汲取灵感，今天我们可以从植物和动物身上收集到由于力量和韧性而幸存下来的细节。
研究人员说：“像蛇这样的爬行动物对研究有效的运动特别感兴趣，因为它们能在没有腿、臂、耳或其他附属物的恶劣环境中有效地导航。蛇在多个地形上的高效移动归因于其尺度上特征的独特层次排列。”
不同蛇形运动类型示意图
将这种纹理转化为钢结构是一项雄心勃勃的努力，但研究团队坚持研究大型蛇的运动，并最终将其转变为“行走”模式，因为它们的皮肤“控制摩擦”，以获得高性能的机械牵引力。
研究人员说：“由于蛇的腹侧鳞经常与表面接触，并被用于操纵运动，因此决定对其进行研究，并将腹侧鳞纹理进行3D打印。”
蛇皮微纹理的详细扫描电镜图像
对于那些不熟悉蛇类的人来说，可能会惊奇地发现他们每个人都有不同的“轮廓”和模式排列，让研究人员检查许多不同的形状，模式，分布和原纤维的定位。 研究人员还发现，他们能够用激光粉末床熔合（L-PBF）打印生产的微观定向纹理表现出与蛇皮一样的“固有”相似性，对机械系统等应用提供了希望，特别是那些需要机械牵引的应用。该设计由位于中央的五个六边形组成，然后每侧有四个较小的六边形。
采用420不锈钢制成的3D打印蛇皮设计俯视图
在这项研究中，研究团队感兴趣的是评估3D打印在设计中的可行性，比较表面粗糙度和摩擦性能的质量。3D打印不包含后期处理，这意味着在制作过程中创建了微纹理。研究团队发现，这一发现是“值得注意和区别”，因为这样的表面粗糙度是可取的。
“3D打印不锈钢表面的摩擦各向异性行为表明，通过管理相对于相对运动方向的摩擦系数，打印纹理具有明显的操纵物理牵引能力。”研究人员总结道，“进一步优化过程控制变量（控制上述表面粗糙度参数）以及多种纹理模式的摩擦测试将是未来研究的重点。”
这当然不是研究人员第一次从自然中获得3D打印的线索，从“时尚”到“导电部件”，再到“液体聚合物”，各种各样的设计都能激发人们的灵感。
摩擦学测试轨迹和相应的摩擦响应示意图