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Modelling and optimal design of ceramic structures with defects and imperfect interfaces

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Un software nuevo para optimizar el diseño de estructuras cerámicas

Gracias a fondos europeos, unos científicos diseñaron una nueva herramienta de software que simula el proceso de formación de materiales cerámicos desde la materia prima hasta el producto definitivo. Se espera que ello ayude a los fabricantes de materiales cerámicos a aumentar su productividad y reducir el volumen de desechos.

Economía digital

A pesar de la gran madurez del sector de los materiales cerámicos en europa, la producción industrial todavía se basa en gran medida en procesos definidos empíricamente que, a menudo, se comprenden muy parcialmente y resultan difíciles de controlar. Con ello no solamente se ven afectadas la calidad y la funcionalidad de los productos, sino que también se provoca un consumo energético y una generación de residuos excesivos. La modelización constitutiva, que describe cómo responden los materiales concretos a las cargas externas, es uno de los campos de la mecánica de sólidos en los que más intensamente se investiga y es esencial para la resolución de los problemas prácticos de la ingeniería basada en el conocimiento. Los científicos mencionados iniciaron el proyecto INTERCER2 (Modelling and optimal design of ceramic structures with defects and imperfect interfaces) con la finalidad de describir la formación de productos cerámicos a partir de polvos. Un resultado del proyecto fue una herramienta fiable de simulación matemática con que diseñar piezas cerámicas industriales a partir del mezclado de polvos y, seguidamente, la compactación en frío y la sinterización. En concreto, la nueva herramienta de software permite modelizar el estrés residual y la tensión, la distribución de densidad en el interior de la pieza cerámica y el efecto de rebote que influye en la forma de la pieza ya finalizada. Aparte de los modelos de los materiales cerámicos, los científicos crearon algoritmos similares con que modelizar y analizar piedra, hormigón y tierra y que están disponibles de forma gratuita para todos los interesados. Asimismo se alcanzaron resultados alentadores con la utilización de rellenos cerámicos con propiedades piezoeléctricas para la captación energética. La nueva herramienta de INTERCER2 permite vislumbrar importantes beneficios en la optimización de los procesos con materiales cerámicos, además de reducir el coste energético y otros costes de producción, incluyendo el consumo de materias primas, así como favorecer la competitividad industrial.

Palabras clave

Estructuras cerámicas, modelización constitutiva, INTERCER2, herramienta de simulación

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