Compresión axial de tubos auxéticos fabricados mediante impresión 3D de poliamida reforzada con fibra corta de carbono

  1. Aurrekoetxea, J. 1
  2. Morales, U. 1
  3. Esnaola, A. 1
  4. Iragi, M. 1
  5. Aretxabaleta, L. 1
  1. 1 Departamento de Mecánica y Producción Industrial, Mondragon Unibertsitatea, Mondragón 20500, España
Proceedings:
Revista de Materiales Compuestos

ISSN: 2531-0739

Year of publication: 2022

Type: Conference paper

DOI: 10.23967/R.MATCOMP.2021.01.014 GOOGLE SCHOLAR lock_openOpen access editor

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Abstract

Los materiales compuestos son estratégicos para muchos sectores (aeronáutica, automoción, deporte…) en los que la ligereza es crítica [1]. A la elevada rigidez y resistencia específica, se le suma su gran capacidad para absorber energía de impacto [2]. Para obtener una buena protección ante impactos, a las buenas propiedades inherentes a los materiales compuestos hay que sumarles diseños disruptivos que permitan disipar la mayor cantidad de energía posible con deceleraciones controladas [3]. Los metamateriales con propiedades mecánicas mejoradas, más concretamente los auxéticos celulares, son unos candidatos prometedores [4-6]. Su coeficiente de Poisson negativo permite combinar la ligereza inherente a su estructura celular con la capacidad para disipar energía asociada a la densificación durante la compresión [7]. El desarrollo de nuevas herramientas de diseño, como la optimización topológica [8], y las tecnologías de fabricación aditiva para polímeros [9] han impulsado el desarrollo de las estructuras auxéticas celulares [10-14]. En la mayoría de casos se han fabricado estructuras en forma de viga o de bloques con geometrías quirales [10-11] o re-entrantes [12-13], es decir estructuras 2D que se extruyen para obtener la pieza. De la comparación directa de ambas geometrías auxéticas, la re-entrante es más eficiente que la quiral [14]. En lo que a los materiales se refiere, mayoritariamente se utilizan materiales flexibles con baja rigidez (0,2 – 2 GPa). El análisis crítico del estado del arte revela que todavía no se ha combinado la estructura auxética con piezas tubulares. Esto es un campo interesante a explorar, ya que han demostrado ser eficientes a la hora de disipar grandes cantidades de energía y generar bajas deceleraciones [15]. Las tecnologías de fabricación convencionales para estructuras tubulares (pultrusión [16], enrollamiento filamentario [17], RTM [18]…) presentan limitaciones geométricas que no permiten combinar las buenas propiedades intrínsecas de los materiales compuestos con geometrías de gran complejidad para obtener mejores prestaciones de disipación de energía.

Funding information

Los autores quieren agradecer el apoyo financiero prestado por el Gobierno Vasco (IT883-16, PI2017-49) y la Diputación Foral de Gipuzkoa (Exp. 91/17).