Diseño bio-inspirado de una estructura porosa e irregular aplicada a productos de movilidad inteligente

Resumen

La estructura de los materiales es una parte crucial del diseño de cualquier producto en el que se pretenda disipar las cargas y aligerar el material. Dado que algunas estructuras actuales son cada vez más complejas en cuanto a geometría y estructura interna, resulta imposible optar por los métodos tradicionales para fabricarlas. En este sentido, la fabricación aditiva permite crear estructuras complejas con geometrías intrincadas. Mientras los fabricantes buscan optimizar las propiedades de los materiales y su rendimiento en diversas condiciones de estrés, la ingeniería bioinspirada se fija en la naturaleza para resolver los retos más complejos del ser humano. Al imitar los patrones y las formas de la naturaleza, podemos optimizar la resistencia a la fractura, la absorción de energía y la tenacidad de los materiales. En este trabajo, empleamos patrones de teselación de Voronoi y software de diseño asistido por ordenador para diseñar un algoritmo para la creación de estructuras porosas irregulares, similares a las que se encuentran en la naturaleza (por ejemplo, el hueso trabecular). Este algoritmo es escalable y aplicable a cualquier producto que necesite cumplir con requisitos de ligereza y propiedades mecánicas sobresalientes. En este caso, los autores realizan ensayos de compresión estática para determinar las propiedades mecánicas. Los resultados indican que las propiedades mecánicas dependen directamente de las características microestructurales de la propia estructura porosa. Además, el área superficial y la porosidad son los principales parámetros a controlar. Por último, el algoritmo tiene una amplia gama de aplicaciones de ingeniería en las industrias de la automoción y aeroespacial.