Esta misma semana, los investigadores del Dartmouth College desarrollaron una tinta inteligente imprimible en 3D que puede cambiar de forma y color. Son diferentes de otros equipos que utilizan la tecnología de impresión 4D para hacer cosas novedosas. Suong Van Hoa, profesor del Departamento de Ingeniería Mecánica, Industrial y Aeroespacial de la Universidad de Concordia, está utilizando la tecnología de impresión 4D para fabricar materiales compuestos que se pueden doblar por sí solos sin utilizar moldes.

"La impresión 4D nos permite hacer estructuras compuestas curvas sin la necesidad de hacer moldes curvos", dijo Hoa. "Mi principal hallazgo es que la gente puede fabricar materiales compuestos curvos, fibras largas y continuas con altas propiedades mecánicas, que pueden ser más rápidas y económicas".

Generalmente, se requieren varios pasos en la fabricación de componentes como resortes de láminas compuestas, que son amortiguadores ligeros en vehículos. Para hacer piezas en forma de S, los moldes en forma de S deben estar hechos de materiales sólidos como el metal. El tejido reforzado preimpregnado con el sistema de resina se coloca luego en el molde para formar una pieza compuesta. Sin embargo, Hoa dijo que el uso de la tecnología de impresión 4D puede omitir los pasos iniciales de construcción de moldes complejos.

"La impresión 4D de materiales compuestos aprovecha la contracción de la resina de la matriz y la diferencia en los coeficientes de contracción térmica de capas con diferentes orientaciones de fibras, activando así cambios de forma durante el curado y enfriamiento", dijo. "Este comportamiento se puede utilizar para fabricar piezas con geometrías curvas sin la necesidad de moldes complejos. Por lo tanto, la fabricación de formas curvas puede ser rápida y económica. Sin embargo, el grado de cambio de forma depende de las características del material, la orientación de la fibra y el apilamiento. Secuencia de capas y proceso de fabricación ".

Parte de la investigación de Hoa implica reconsiderar las propiedades anisotrópicas de la capa compuesta. La anisotropía es cómo se comporta un material cuando se somete a cargas a lo largo de diferentes ejes. La propiedad anisotrópica de un material es una medida de cómo cambia en relación con otros factores. Por ejemplo, la contracción de la resina puede provocar la deformación del material o los cambios de temperatura pueden provocar la expansión o contracción de la fibra. Según Hoa, la comprensión y el control de estos cambios es la clave para hacer laminados curvos para doblar moldes.

Dijo: "La anisotropía siempre se ha visto como una carga en el pasado. Ahora los veo como una ventaja".

Hoa cree que la tecnología se puede aplicar a la industria aeroespacial y otros campos.

"Otra aplicación son las estructuras espaciales como los satélites, que se ven afectados por fluctuaciones extremas de temperatura", dijo. "La estructura puede abrirse durante el día (cuando la temperatura es alta) para recolectar energía solar y cerrarse durante la noche para proteger su interior".

El año pasado, Hoa se convirtió en el primer canadiense en ser nombrado miembro de la American Composites Association. Publicó los resultados de su investigación en un artículo titulado "contribuciones destacadas a la comunidad de compuestos a través de la investigación, la práctica, la educación y el servicio".

Enlace a este artículo: La impresión 4D crea materiales compuestos curvos sin moldes

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