IMDEA Materiales busca optimizar los metamateriales impresos en 3D para producir cascos y zapatillas de correr, que podrán adaptarse a cada usuario
¿Eres uno de los millones de españoles que salen a montar bicicleta o correr todos los días? Si es así, te traemos buenas noticias.
Investigadores del Instituto IMDEA Materiales están trabajando en un proyecto europeo con el fin de diseñar e imprimir en 3D metamateriales más ligeros, y con propiedades de absorción de choque mucho mayores que los materiales actuales.
En términos prácticos, el proyecto pretende utilizar esta nueva tecnología en dos estudios de casos de uso para producir prototipos de cascos más seguros y zapatillas de correr más duraderas, que podrán adaptarse a cada usuario.
Todo esto gracias a los rápidos avances en los campos de los metamateriales y la fabricación aditiva (la impresión 3D), dos ámbitos que el proyecto europeo de investigación MOAMMM pretende aprovechar.
IMDEA Materiales es uno de los socios que participan en el proyecto MOAMMM (Multi-scale Optimisation for Additive Manufacturing of fatigue resistant shock-absorbing MetaMateriales), financiado por el programa Horizonte 2020 de la Unión Europa y coordinado por la Universidad de Lieja (Bélgica).
El proyecto también cuenta con la participación de la Université Catholique de Louvain (UCLouvain), el Instituto de Ingeniería de Productos Poliméricos de la Universidad Johannes Kepler de Linz y la empresa alemana cirp GmbH.
“Gracias al rápido desarrollo de las técnicas de fabricación aditiva, ahora podemos imprimir en 3D, componentes y estructuras con geometrías muy complejas, incluso a escala submicroscópica que, en el pasado, eran impensables,” explica la investigadora Lucía Cobian de IMDEA Materiales.
“Algunas de estas estructuras son los llamados metamateriales de celosía. Estos están compuestos por un entramado de barras conectados periódicamente, dispuestos en un orden determinado y diseñados a medida para tener un conjunto de propiedades deseadas para cumplir aplicaciones específicas.”
“Aprovechando el potencial de estos metamateriales, el proyecto MOAMMM se centra en el desarrollo de una estrategia para diseñar e imprimir metamateriales de celosía en 3D para aplicaciones de resistencia a la fatiga y absorción de impactos. En este proyecto investigamos y ampliamos el estado actual de los métodos analíticos, experimentales y numéricos.”
El potencial de las estructuras de celosía se basa en el hecho de que pueden diseñarse para que tengan una gran rigidez y una buena respuesta de absorción de impactos sin dejar de ser muy ligeras.
Estas propiedades las hacen perfectas para aplicaciones deportivas, un área de interés dentro del marco del proyecto, pero en un futuro se podrán aplicar en muchos otros campos, como en la industria automovilística, prótesis, y cualquier otra aplicación que requiera absorción de impactos.
El gran protagonista de la última reunión del consorcio del proyecto, celebrada en UCLouvain, fue un prototipo de casco impreso en 3D, con una curvatura interior obtenida mediante escaneado 3D de la cabeza del usuario. El casco expuesto fue diseñado, impreso y pintado por la empresa cirp GmbH.
Los cascos personalizados así, ofrecen al usuario una mayor comodidad y adaptabilidad en su uso diario.
Como investigadora de IMDEA Materiales, Cobian es miembro del grupo de investigación de Simulación Multiescala de Materiales, liderado por el Prof. Javier Segurado.
La investigadora predoctoral es uno de tres científicos del Instituto involucrados en el proyecto junto con el Prof. Segurado y el Dr. Miguel Monclús. También es una de tres investigadoras, junto con Ling Wu, de la Universidad de Lieja, Anna Hössinger-Kalteis, de la Universidad Johannes Kepler de Austria y Fatma Karayagiz de cirp GmBH.
Su papel en el proyecto se centra en combinar técnicas experimentales y de simulación para caracterizar las propiedades de los metamateriales, y poder después generar réplicas digitales del volumen de las muestras físicas.
Estas simulaciones permiten predecir el comportamiento mecánico de un metamaterial en particular, incluyendo la fractura de puntales (barras) individuales.
“En IMDEA Materiales, podemos realizar la caracterización de materiales a múltiples escalas. En concreto, mi investigación estudia cómo estos defectos en los materiales de celosía influyen en el comportamiento mecánico, ya que es importante tenerlos en cuenta a la hora de diseñarlos, dijo Cobian”
