Fabricación y caracterización experimental mecánica de paneles sandwich ultralivianos mediante impresión 3D

Abstract

Los metamateriales son materiales inteligentemente diseñados que poseen propiedades inusuales o extraordinarias desde el punto de vista ingenieril, únicamente por la forma de diseño y no a su material de composición. Diseños inteligentes de los núcleos de paneles tipo sándwich pueden proporcionar supresión de ciertas bandas de frecuencias vibratorias, alta rigidez y resistencia mecánica y a su vez ser ultraliviano, propiedades importantes desde el punto de vista estructural que ya han sido parte de diseños ingenieriles en la industria aeronáutica, espacial, automotríz, ferroviaria, sistemas de energía eólica, entre otros. Los paneles tipo sándwich son estructuras de tres capas, donde dos capas livianas y rígidas abrazan un núcleo liviano más grueso, que será fabricado de metamaterial para este trabajo en particular. La fabricación será mediante impresión 3D de resina. En consideración de lo expuesto, el objetivo general de este trabajo es caracterizar propiedades y comportamiento mecánico de paneles tipo sandwich fabricados con impresoras 3D de resina y evaluar la insidencia del tiempo de curado. Esto, debido a que conocer con certeza las propiedades mecánicas de estos metamateriales es clave en la investigación de supresión de bandas de frecuencia o Band Gaps en paneles tipo Sándwich. Los objetivos específicos son modelar en software CAD el panel tipo sandwich y su núcleo, imprimir probetas de ensayo y paneles tipo sandwich en 3D con resina y caracterizar las propiedades mecánicas; El módulo de Young, resistencia a la flexión, densidad y como cambia a lo largo de la estructura y si el proceso de curado de la resina posee alguna incidencia en estas propiedades, tanto de las probetas como de los paneles. La metodología general del presente trabajo inicia con la modelación computacional de los paneles tipo sanwich, en particular, de la geometría del núcleo. Esto se desarrollará en software tipo CAD y Matlab o python. Luego, se procede a generar un modelo de formato .stl para que pueda ser impreso en la impresora de resina de FONDECYT, ubicada en el Fablab. Con esto, se realizan ensayos mecánicos a probetas y paneles sándwich para la obtención de las propiedades mecánicas de estos metamateriales, ya que son clave en la caracterización vibratoria y supresión de bandas de frecuencias de los paneles.