Un Nuevo Método para la Fabricación de Espumas Metálicas Aleatorias de Célula Abierta con Regularidad Controlada.

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Oscar Efraín Sotomayor

Cristian Vallejo

Darwin Chicaisa



Resumen

Resumen: Las espumas metálicas son materiales relativamente nuevos de competitiva aplicación en la industriaaeroespacial y militar por sus características de absorción de impacto en combinación con su alta resistenciamecánica en relación al peso. Los diferentes métodos para fabricar las espumas metálicas han sido sistematizadospor Ashby (Ashby et al., 2000). En todos los métodos propuestos, el control sobre la microestructura de la espumaque se obtiene está limitado a la densidad relativa.  El presente trabajo propone un nuevo método de fabricación deespumas metálicas de célula abierta con el cual el grado de regularidad puede ser controlado. La fabricación deespumas metálicas regulares, las cuales no son posibles de fabricar con métodos convencionales existentes,ejemplifica las ventajas del método propuesto. El procedimiento combina técnicas de fundición de modelosperdidos con manufactura aditiva.   Para el diseño virtual de las espumas metálicas aleatorias se utilizan diagramasde Voronoi en un espacio 3-D implementados en MATLAB y la familia de paquetes CAD de Autodesk.Posteriormente, los modelos CAD son usados para fabricar prototipos con la tecnología de manufactura aditiva deestereolitografía, haciendo uso de resina fotopolimerizable. Los prototipos serán utilizados para fabricación demoldes de material compuesto que recibirán la colada de aluminio fundido para la fabricación de las espumas.

 

Abstract: Metal foams are widely applied in the aerospace and military industry for their impact absorptioncharacteristics combined with high strength to weight ratio. The development of these materials is usually reservedto laboratories and high-tech companies worldwide. The main objective of this work is the fabrication of regularmetal foams, which are not possible to be produced with existing conventional methods. Hence, a method ofinvestment casting combined with stereolithography has been developed in the Casting Laboratory at EPN. TheVoronoi tessellation technique in 3-D space is used for modelling the polymer pattern. The division of the space ofthe Voronoi tessellation has been implemented in Matlab using the Qhull algorithm. Subsequently, a CAD file iscreated, and the patterns are manufactured with an additive manufacturing technology (stereolithography) using aphotopolymer resin. Composite molds are manufactured using the obtained patterns and investment castingtechniques for extracting patterns and obtaining the metal foams.


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Detalles del artículo

Biografías de los autores/as

Oscar Efraín Sotomayor, Escuela Politécnica Nacional

Oscar E. Sotomayor es profesor de la Escuela Politécnica Nacional formandoparte del cuerpo docente del Departamentode Materiales de la Facultad de IngenieríaMecánica y Coordinador de Prácticas Preprofesionales. Es Jefe del Laboratorio deFundición, Su amplia experiencia en elsector privado le ha permitido ejercer cargos de alta responsabilidad en empresas como EP-Petroecuador,Metaltronic, Metalúrgica Ecuatoriana, Congas, entre otras. Ha sidogalardonado con múltiples premios y reconocimientos que incluyenla beca Fulbright-Senescyt 2011, la beca Rice-Cullimore de la American Society of Mechanical Engineers y el Auburn University School Master Thesis Award. Oscar Recibió su título de Ingeniero Mecánico por la Escuela Politécnica Nacional en el 2004 y suMaestría en Ciencia de la Mecánica por la Universidad de Auburnen el 2013.

Cristian Vallejo, Escuela Politécnica Nacional

Cristian A. Vallejo. Ingeniero Mecánico graduado en la Escuela Politécnica Nacional (Cum Laude). Fue Asistente de Catedra del Laboratorio de Fundición y de la Catedra de Teoría de Máquinas de la Facultad de Ingeniería Mecánica. Analista/Especialista de Estructuras Metálicas en proyectos de gran envergadura (Plataforma Gubernamental Financiera, Complejo de lajudicatura) con un monto aproximado de 200 millones de dólares. Actualmente se desempeña como Técnico Docente en la Facultad de Ciencias de la Ingeniería de la UTEQ a cargo de los laboratorios de Mecánica y de Termología. Además, se mantiene prestando servicios de consultoría de proyectos inmobiliarios (proyecto actualAmpliación Universidad IKIAM).

Darwin Chicaisa

Darwin S. Chicaisa. Ingeniero Mecánico graduado en la Escuela Politécnica Nacional (EPN), Quito, Ecuador. Ha trabajado como asistente de cátedra en el Laboratorio de Metalografía Desgaste y Falla del Departamento de Materiales de la Facultad de Ingeniería Mecánica (FIM)de la EPN. Tiene una alta experiencia en la dirección y ejecución de proyectos de construcciones y edificacion es metálicas. Participante como expositor en el IiiConcurso de Reconocimiento a la Investigación Universitaria Estudiantil Galardones Nacionales 2015 organizado por la Secretaría de Educación Superior, Ciencia, Tecnología e InnovaciónSenescyt. Actualmente se desempeña como profesor principal en la Unidad Educativa Técnica "Vida Nueva" en el área de MecánicaIndustrial y  Automotriz.

Citas

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