Caracterización y fabricación de paneles tipo sándwich ultralivianos con band gaps mediante impresión 3D, ajuste de modelo numérico - experimental

Abstract

Este trabajo presenta la caracterización y fabricación de paneles sándwich ultralivianos con la capacidad de generar band gaps fonónicos, utilizando técnicas de manufactura aditiva, en particular la impresión 3D en resina. Los metamateriales empleados en el núcleo de estos paneles están diseñados para suprimir la propagación de vibraciones dentro de un rango de frecuencias específicas, lo que resulta esencial en aplicaciones de alta precisión como el sector aeroespacial, automotriz y en la construcción de infraestructuras sensibles al ruido y las vibraciones.

El objetivo principal de este estudio es validar y ajustar un modelo teórico-numérico que permita predecir de manera precisa el comportamiento vibracional de estos paneles, integrando resultados experimentales obtenidos a partir de prototipos impresos en 3D. Esto se logra a través del análisis detallado de las propiedades mecánicas de los materiales utilizados, como el módulo de elasticidad, la densidad y el módulo de corte, que son fundamentales para alimentar los modelos de elementos finitos.

A través de un enfoque integrado de modelado numérico y pruebas experimentales, se evalúa la capacidad de los paneles para suprimir vibraciones en bandas de frecuencia específicas. Prototipos fabricados mediante impresión 3D fueron sometidos a pruebas de excitación por impacto para medir las frecuencias naturales y los modos de vibración, permitiendo así la comparación con las predicciones teóricas. Los ajustes realizados en el modelo numérico fueron exitosos, logrando una correlación satisfactoria con los resultados experimentales, lo que valida el enfoque metodológico adoptado.

Finalmente, este estudio contribuye al diseño de paneles sándwich más eficientes para aplicaciones donde el control de vibraciones es crítico, proponiendo un marco metodológico sólido que integra de manera efectiva la simulación numérica con la validación experimental. Estos resultados no solo proporcionan una solución efectiva para el control de vibraciones, sino que también abren la puerta a nuevas aplicaciones en áreas donde se requiere un manejo preciso de las propiedades dinámicas de las estructuras.