En un esfuerzo de colaboración entre la Universidad Texas A&M y los Laboratorios Nacionales Sandia, los investigadores han mejorado significativamente una nueva tecnología de unión, metasuperficies entrelazadas (ILM), en comparación con técnicas tradicionales como pernos y adhesivos. Diseñado para aumentar la resistencia estructural y la estabilidad sobre la competencia, los compuestos con memoria de forma. (SMA) Los ILM ofrecen el potencial de revolucionar el diseño de juntas mecánicas en la fabricación de dispositivos aeroespaciales, robóticos y biomédicos.
“Los ILM están preparados para redefinir las tecnologías integradas en una variedad de aplicaciones, tal como lo hizo Velcro hace décadas”, dijo el Dr. Ibrahim Kerman, profesor y presidente del Departamento de Ciencia e Ingeniería de Materiales de Texas A&M. “Junto con Sandia National Laboratories, los desarrolladores originales de los ILM, diseñamos y fabricamos ILM a partir de compuestos con memoria de forma. Nuestra investigación muestra que estos materiales mantienen una resistencia de las articulaciones y una integridad estructural consistentes. Los ILM se pueden desconectar y volver a conectar selectivamente según demanda”.
Estos se publican en los resultados. Materiales y diseño.
Al igual que los Legos o el velcro, los ILM permiten que dos cuerpos se conecten evitando la transferencia de fuerza y el movimiento. Hasta ahora, este método de enfrentamiento ha sido pasivo y requiere fuerza para atacar.
Níquel-titanio, que puede volver a su forma original después de deformarse al cambiar la temperatura.
El control de la tecnología de unión a través de cambios de temperatura abre nuevas posibilidades para estructuras inteligentes y adaptables sin pérdida de resistencia o durabilidad y con mayores opciones de flexibilidad y funcionalidad.
“Los ILM activos tienen el potencial de revolucionar el diseño de juntas mecánicas en industrias que requieren un montaje y desmontaje preciso y repetible”, afirmó Abdul Rahman Al-Sayed, asistente de investigación graduado en el Departamento de Ingeniería y Ciencia de Materiales de Texas A&M.
Usos potenciales de las ILM
Las aplicaciones prácticas incluyen el diseño de piezas de ingeniería aeroespacial reconfigurables donde las piezas deben ensamblarse y desmontarse varias veces. Los ILM activos también pueden proporcionar articulaciones flexibles y adaptables para mejorar la funcionalidad de la robótica. En los dispositivos biomédicos, la capacidad de ajustar implantes y prótesis según los movimientos corporales y la temperatura puede ofrecer una mejor opción para los pacientes.
Los resultados actuales utilizaron el efecto de memoria de forma de las SMA para restaurar la forma de las ILM añadiendo calor. Los investigadores esperan aprovechar estos hallazgos utilizando el efecto de superelasticidad de los SMA para crear ILM que puedan soportar grandes deformaciones y recuperarse rápidamente bajo niveles de tensión muy altos.
“Esperamos que la incorporación de SMA a los ILM desbloquee una serie de aplicaciones futuras, aunque aún quedan varios desafíos”, afirmó Kraman. “Lograr una alta flexibilidad en ILM complejos impresos en 3D permitirá el control local de la rigidez estructural y facilitará la reinserción con altas fuerzas de bloqueo. Además, esperamos que esta tecnología se incorpore en entornos extremos. Estamos muy entusiasmados con el potencial transformador de la tecnología ILM”. “.
Otros contribuyentes incluyen a Wm Michael Barnes ’64, profesor asociado en el Departamento de Ingeniería de Sistemas e Industrial, Dr. Alaa Elwani, y la estudiante de doctorado Trish Galeria en el Departamento de Ingeniería y Sistemas Industriales.
Los fondos para esta investigación son administrados por la Estación Experimental de Ingeniería de Texas A&M (TEES), la agencia de investigación oficial de Texas A&M Engineering.
