Mejores estructuras de sándwich para el sector del transporte
En los composites se combinan dos o más materiales cuyas estructuras individuales permanecen intactas (no están mezclados) con el fin de aprovechar las propiedades de los miembros individuales. En el sector del transporte, donde un peso mayor significa mayor consumo de combustible y más emisiones, las estructuras en sándwich ligeras y resistentes son muy populares. Sin embargo, son proclives a la formación de grietas y la exfoliación debido a la carga de impactos a baja velocidad. Gracias al apoyo de la Unión Europea para el proyecto IMPACTSMART SANDWICH(se abrirá en una nueva ventana) (Active control of impact response of smart sandwich structures), un grupo de científicos ha desarrollado un algoritmo de control con retroalimentación destinado a minimizar los efectos de los impactos a baja velocidad. El equipo modelizó la estructura en sándwich con un número pequeño de capas discretas con el fin de predecir eficazmente la tensión en las interfaces con una carga computacional reducida. El uso de métodos matemáticos permite predecir las variaciones temporales de la fuerza de impacto, los desplazamientos, el potencial eléctrico, las velocidades y las tensiones. Este método utiliza alrededor del 1 % de los recursos de computación de la solución para un sistema modelo convencional completo impactador-diana. Si los resultados son inexactos, la carga computacional menor no sirve de nada. Los científicos de IMPACTSMART SANDWICH confirmaron el valor de su método mediante la comparación con resultados numéricos y experimentales publicados y sus propias mediciones experimentales con su configuración de prueba a medida. Utilizando el modelo de mecánica del impacto y algoritmos de optimización con restricciones, los científicos desarrollaron una técnica de identificación de impactos que identifica todos los parámetros asociados al impacto y, a continuación, calcula la respuesta global y local frente al impacto y puede determinar si se produce exfoliación o daños por aplastamiento del núcleo de la estructura. A continuación, un algoritmo de control del impacto con retroalimentación activa una capa cerámica piezoeléctrica sujeta a la superficie que minimiza la fuerza del impacto mediante un sistema de cambio de forma. El equipo también ha cuantificado la energía que se almacena en los transductores piezoeléctricos durante el impacto pensando en el aprovechamiento de la captación de energía. Los resultados se han descrito en cuatro revistas científicas sometidas a revisión y tres publicaciones de congresos. La tecnología será una aportación importante para la competitividad del sector de fabricación de composites de la Unión Europea, ya que mejorará tanto el diseño de los composites como su monitorización e inspección durante el servicio.
