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

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.