Caracterización de estructuras celulares TPMS manufacturadas aditivamente para aplicaciones de absorción de energía (2021)
Las estructuras celulares desarrolladas con superficies mínimas triplemente periódicas (TPMS) resultan atractivas por su alto potencial en aplicaciones de absorción de energía y mitigación de impacto manteniendo la menor masa posible. En este proyecto se estudiaron estructuras de celda Diamante, Gyroid, Schwarz y Split P manufacturadas aditivamente mediante tecnología de modelado por deposición fundida. Las propiedades mecánicas, comportamiento de deformación, capacidad de absorción de energía e influencia de gradientes de densidad fueron investigados mediante pruebas de compresión cuasiestáticas y pruebas de impacto DWT grabadas mediante cámaras de alta velocidad. Se encontró que las estructuras diamante presentaron el mayor esfuerzo de fluencia, esfuerzo plateau y absorción de energía específica al tener un mecanismo de falla que permite una absorción de energía uniforme en todo el proceso compresivo y se identificó que los gradientes de densidad normales a la dirección de compresión maximizan la absorción de energía específica de las estructuras TPMS. Con la misma masa del gradiente uniforme, tienen incrementos de 6.46% en absorción de energía, con solo aumentos de 3.29% en el esfuerzo máximo. La información obtenida en el proyecto permite definir la celda unitaria y el gradiente de densidad óptimos para aplicaciones de absorción de energía en artefactos impresos en 3D. Además, proporciona la caracterización del material y las curvas experimentales, que son vitales para la generación de modelos computacionales correctamente calibrados. Así mismo, proporciona las bases para la continuación de proyectos que estudien las estructuras a mayores tasas de deformación -rango balístico- y desde un enfoque de propagación de ondas elásticas y plásticas dentro del material.