Diseño bio-inspirado de una estructura porosa e irregular aplicada a productos de movilidad inteligente

Diseño bio-inspirado de una estructura porosa e irregular aplicada a productos de movilidad inteligente

La estructura de los materiales es una parte crucial del diseño de cualquier producto en el que se pretenda disipar las cargas y aligerar el material. Dado que algunas estructuras actuales son cada vez más complejas en cuanto a geometría y estructura interna, resulta imposible optar por los métodos...

Descripción completa

Detalles Bibliográficos
Autores principales: Armendáriz-Mireles, Eddie N., Raudi-Butrón, Francisco D., Olvera-Carreño, Melissa A., Rocha-Rangel, Enrique
Formato: Online
Idioma:eng
Publicado: Universidad Nacional de Ingeniería (UNI) en Managua 2023
Acceso en línea:https://www.camjol.info/index.php/NEXO/article/view/16018
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Diseño bio-inspirado de una estructura porosa e irregular aplicada a productos de movilidad inteligente
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description La estructura de los materiales es una parte crucial del diseño de cualquier producto en el que se pretenda disipar las cargas y aligerar el material. Dado que algunas estructuras actuales son cada vez más complejas en cuanto a geometría y estructura interna, resulta imposible optar por los métodos tradicionales para fabricarlas. En este sentido, la fabricación aditiva permite crear estructuras complejas con geometrías intrincadas. Mientras los fabricantes buscan optimizar las propiedades de los materiales y su rendimiento en diversas condiciones de estrés, la ingeniería bioinspirada se fija en la naturaleza para resolver los retos más complejos del ser humano. Al imitar los patrones y las formas de la naturaleza, podemos optimizar la resistencia a la fractura, la absorción de energía y la tenacidad de los materiales. En este trabajo, empleamos patrones de teselación de Voronoi y software de diseño asistido por ordenador para diseñar un algoritmo para la creación de estructuras porosas irregulares, similares a las que se encuentran en la naturaleza (por ejemplo, el hueso trabecular). Este algoritmo es escalable y aplicable a cualquier producto que necesite cumplir con requisitos de ligereza y propiedades mecánicas sobresalientes. En este caso, los autores realizan ensayos de compresión estática para determinar las propiedades mecánicas. Los resultados indican que las propiedades mecánicas dependen directamente de las características microestructurales de la propia estructura porosa. Además, el área superficial y la porosidad son los principales parámetros a controlar. Por último, el algoritmo tiene una amplia gama de aplicaciones de ingeniería en las industrias de la automoción y aeroespacial.
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spelling NEXO160182023-12-18T21:23:39Z Design of bio-inspired irregular porous structure applied to intelligent mobility products Diseño bio-inspirado de una estructura porosa e irregular aplicada a productos de movilidad inteligente Armendáriz-Mireles, Eddie N. Raudi-Butrón, Francisco D. Olvera-Carreño, Melissa A. Rocha-Rangel, Enrique Biomimetic design Porous structure Tissue engineering Additive manufacturing Voronoi Diseño biomimético Estructura porosa Ingeniería de tejidos Manufactura aditiva Voronoi Material structure is a crucial part of the design of any product where the intention is to dissipate loads and lighten material. Because some structures today are increasingly complex in geometry and internal structure, it becomes impossible to opt for traditional methods to manufacture them. In this sense, additive manufacturing enables the creation of complex structures with intricate geometries. As manufacturers seek to optimize material properties and performance in a variety of stress conditions, bio-inspired engineering looks at nature for solving the most complex human challenges. By imitating nature’s patterns and shapes, we can optimize fracture resistance, energy absorption, and toughness in materials. In this work, we employ voronoi tessellation patterns and computer-aided design software to design an algorithm for the creation of irregular porous structures, similar to those found in nature (e.g., trabecular bone). This algorithm is scalable and applicable to any product that needs to comply with lightweight requirements and outstanding mechanical properties. Herein, the authors perform static compression tests to determine mechanical properties. The results indicated that the mechanical properties depend directly on the microstructural characteristics of the porous structure itself. Besides, surface area and porosity are the principal parameters to be controlled. Finally, the algorithm has a wide range of engineering applications in the automotive and aerospace industries. La estructura de los materiales es una parte crucial del diseño de cualquier producto en el que se pretenda disipar las cargas y aligerar el material. Dado que algunas estructuras actuales son cada vez más complejas en cuanto a geometría y estructura interna, resulta imposible optar por los métodos tradicionales para fabricarlas. En este sentido, la fabricación aditiva permite crear estructuras complejas con geometrías intrincadas. Mientras los fabricantes buscan optimizar las propiedades de los materiales y su rendimiento en diversas condiciones de estrés, la ingeniería bioinspirada se fija en la naturaleza para resolver los retos más complejos del ser humano. Al imitar los patrones y las formas de la naturaleza, podemos optimizar la resistencia a la fractura, la absorción de energía y la tenacidad de los materiales. En este trabajo, empleamos patrones de teselación de Voronoi y software de diseño asistido por ordenador para diseñar un algoritmo para la creación de estructuras porosas irregulares, similares a las que se encuentran en la naturaleza (por ejemplo, el hueso trabecular). Este algoritmo es escalable y aplicable a cualquier producto que necesite cumplir con requisitos de ligereza y propiedades mecánicas sobresalientes. En este caso, los autores realizan ensayos de compresión estática para determinar las propiedades mecánicas. Los resultados indican que las propiedades mecánicas dependen directamente de las características microestructurales de la propia estructura porosa. Además, el área superficial y la porosidad son los principales parámetros a controlar. Por último, el algoritmo tiene una amplia gama de aplicaciones de ingeniería en las industrias de la automoción y aeroespacial. Universidad Nacional de Ingeniería (UNI) en Managua 2023-03-31 info:eu-repo/semantics/article info:eu-repo/semantics/publishedVersion Peer-Reviewed Article Artículo revisado por pares application/pdf application/pdf https://www.camjol.info/index.php/NEXO/article/view/16018 10.5377/nexo.v36i02.16018 Nexo Scientific Journal; Vol. 36 No. 02 (2023); 110-121 Nexo Revista Científica; Vol. 36 Núm. 02 (2023); 110-121 1995-9516 1818-6742 eng https://www.camjol.info/index.php/NEXO/article/view/16018/19127 https://www.camjol.info/index.php/NEXO/article/view/16018/19128 Copyright (c) 2023 Universidad Nacional de Ingeniería http://creativecommons.org/licenses/by/4.0

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