Líneas de investigación (Máster Oficial en Comportamiento Mecánico y Materiales)
Integridad Estructural:
Para poder competir en un mercado global, la industria actual se ve obligada a desarrollar continuamente productos cada vez más fiables y en menos tiempo. Añadido a esto, las exigencias y el nivel de optimización a las que son sometidos los nuevos productos son cada vez mayores. Por todo ello y en la fase de diseño es necesario evaluar cuál va a ser el comportamiento del nuevo producto antes de lanzarlo a producción. En esta línea se pretende abarcar los siguientes aspectos: Concepción material-estructura en función del cuaderno de especificaciones. Modelización de producto. Leyes de comportamiento de materiales. Simulación mediante Elementos Finitos: Análisis lineal y no lineal (plasticidad, grandes desplazamientos y deformaciones, problemas de contacto), análisis térmico, acoplamiento fluido-estructura, fatiga. Análisis experimental.
Acústica y Vibraciones:
La evolución de los medios de producción hacia un incremento constante de su rendimiento lleva asociado un aumento de la velocidad de funcionamiento de las máquinas junto con una disminución del peso de sus elementos móviles. Como efecto natural de estas dos tendencias los problemas vibratorios en la industria están cada vez más extendidos. El ruido constituye un efecto especialmente grave de las vibraciones tanto desde el punto de las condiciones de trabajo de los operarios como del ruido en equipos que se utilizan entornos domésticos.
En este sentido las directivas europeas mantienen una tendencia cada vez más restrictiva para las empresas productoras de bienes de equipo, automoción, aeronáutica y electrodomésticos. La dificultad para un correcto diagnóstico y solución de problemas de ruido y vibraciones requiere de especialistas con elevados niveles de conocimiento y experiencia. Para esta cualifiación hay que destacar el dominio de técnicas especializadas de simulación y experimentación. En lo referente a soluciones es de especial importancia el conocimiento de las propiedades amortiguantes y absorbentes de diferentes materiales. Más modernamente los nuevos conocimientos en sistemas y materiales inteligentes han abierto la puerta a nuevas posibilidades mediante la aplicación de técnicas de control adaptativo, activo y semiactivo.
AGENTES IMPLICADOS: En el desarrollo de la línea de investigación participan centros de investigación como Ikerlan e Ideko. Además, y fruto de la actividad de investigación a nivel internacional, la Línea mantiene relación con WZL de Aachen y Katholieke Universiteit Leuven. POTENCIALES BENEFICIARIOS: Fagor Electrodomésticos. Grupo Danobat. Orona Scoop. Gamesa Copreci Fagor Arrasate.
Materiales y Procesos Inteligentes:
La Escuela Politécnica apuesta por desarrollar su potencial de investigación y formación en las áreas de Materiales, Procesos y Productos Inteligentes con el fin de sentar las bases científico-tecnológicas sobre las que se sustentarán las próximas generaciones de procesos y productos innovadores que mejoren la competitividad de la industria del entorno.
Trabajar con materiales/procesos/estructuras inteligentes implica a diversos campos científico-técnicos, por lo que se ha creado un equipo multidisciplinar compuestos por investigadores de Departamentos tan diversos como Fabricación, Mecánica, Electrónica e Informática.
La línea de investigación forma parte de consorcios científico-tecnológicos como el formado para el proyecto “ACTIMAT: Materiales Inteligentes, Sensores y Actuadores aplicados a estructuras y procesos inteligentes” (www.actimat.org) financiado por el Gobierno Vasco y la Diputación de Guipúzcoa, o la Plataforma Tecnológica europea EuMat (European Technology Platform for Advanced Engineering Materials and Technologies) y consorcios industriales como el equipo de Materiales y Manufacturing del Plan de Ciencia y Tecnología de Mondragón Corporación Cooperativa (MCC).
La actividad de la línea está estructurada en tres ámbitos principales de investigación:
- Materiales inteligentes
- Procesos inteligentes
- Estructuras/funciones/productos inteligentes
Polímeros y Compuestos:
La principal aportación tecnológica de los polímeros reside en la gran funcionalidad que le confieren sus procesos (libertad de diseño), además de la posibilidad de controlar sus propiedades mecánicas y físico-químicas mediante la incorporación de diferentes aditivos y refuerzos (materiales compuestos y multimateriales).
Todo ello implica que, en el desarrollo de aplicaciones en base a la tecnología de los polímeros, sea necesario trabajar con equipos multidisciplinares que abarquen conocimientos relacionados con el material, el proceso y el diseño. El objetivo de la línea de Plásticos y materiales compuestos de matriz orgánica consiste en generar conocimiento sobre el comportamiento termo-mecánico de los materiales poliméricos, para posteriormente transferirlos mediante desarrollos de productos de alto valor añadido, para lo que dispone de un equipo multidisciplinar formado por físicos, químicos e ingenieros.
Las principales líneas de actuación son la caracterización de la materia prima, el desarrollo de procesos alternativos y su influencia en las propiedades del producto, pasando por el diseño del material (compuestos y multimateriales) y del producto. Actualmente una de las líneas prioritarias es el desarrollo de estructuras con comportamiento a impacto mejorado mediante el uso de materiales avanzados (materiales inteligentes, plásticos autorreforzados,...) y métodos de simulación adaptados a dicho comportamiento. Otra de las actividades destacables es el desarrollo de Bio-M(N)OEMS (Biological-Micro-(Nano)-Optical-Electro-Mechanical-Systems) en el seno del CIC-CMIC (Centro de Investigación Cooperativa en Micro-Nano-Tecnologías).
El equipo desarrolla su labor realizando proyectos de I+D+I, ofreciendo asistencia técnica a la industria, impartiendo cursos de formación y realizando jornadas de difusión tecnológica.
Tecnologías de Superficies:
El comportamiento en servicio de los componentes o piezas está definido por las interacciones entre el ambiente, las condiciones de trabajo y las propiedades de dichos componentes o piezas. Estas interacciones pueden provocar degradaciones o casos de mal funcionamiento.
En un amplio espectro de casos, dichas degradaciones dependen de las propiedades asociadas a las superficies de las piezas, entre las que se pueden citar: el comportamiento frente a la corrosión, propiedades tribológicas (rozamiento, desgaste y lubricación) y las propiedades ópticas o estéticas de los productos.
Del mismo modo, una vía importante del desarrollo y mejora actual de los materiales está dentro del campo de las micro y nanotecnologías. Estos campos están directamente relacionados con las tecnologías de superficies.
Procesos avanzados de transformación de materiales:
Las numerosas empresas de nuestro entorno dedicadas a la conformación de piezas mediante el empleo de tecnologías de transformación de chapa, forja y fundición,... buscan constantemente la optimización de sus procesos; ello significa la mejora en la calidad del producto final, el aumento en la productividad o la reducción de los desechos, por ejemplo. La línea de Desarrollo Tecnológico Procesos Avanzados de Conformación de Materiales tiene como objetivo general la optimización de los procesos de conformado convencionales (conformado por deformación y por fusión y solidificación) y el desarrollo de procesos innovadores.
Caracterización experimental de los procesos de conformado gracias al empleo de sistemas de captación personalizados a cada proceso.
Caracterización experimental de las propiedades mecánicas y térmicas de los materiales de base de las piezas.
Análisis y el empleo de programas de simulación numérica como herramientas para mejorar el diseño de los utillajes y del proceso.
Desarrollo y optimización de utillajes, máquinas y procesos innovadores, que permitan la obtención de piezas con mejores prestaciones o a un menor costo.
Control de los procesos de conformado con el fin de reducir la influencia en el resultado de las variaciones involuntarias de los parámetros de proceso o de los agentes externos.
Mecanizado de Alto Rendimiento:
Los procesos de mecanizado de alto rendimiento son considerados como estratégicos en los sectores de automoción, aeronáutica, maquina-herramienta y de fabricantes de moldes y estampas, sectores todos ellos de gran peso en la economía de una sociedad industrializada. Esta línea de investigación, orientada a la adquisición de conocimiento en diversos campos relacionados con el mecanizado, tiene como objetivo conseguir mejoras en los procesos de fabricación y producción por mecanizado.
Mecanizado a Alta Velocidad
El mecanizado a alta velocidad se ha identificado como una de las técnicas clave en el desarrollo tecnológico industrial a medio plazo. Esta técnica de mecanizado se caracteriza por la gran velocidad de avance y de corte, si bien no existen unos valores genéricos a partir de los cuales se pueda considerar que un proceso de mecanizado se realiza a alta velocidad. Por el contrario, estos valores dependen de los materiales mecanizados. Actualmente, se está trabajando en la optimización del proceso de mecanizado de moldes y matrices mediante la realización de ensayos de desbaste y acabado en aceros endurecidos y formas complejas.
Rectificado
El rectificado es un proceso de acabado orientado a la obtención de piezas con buen acabado superficial y estrechas tolerancias geométricas y dimensionales, que puede verse afectado de forma perjudicial por la presencia de chatter y de otras inestabilidades. El procedimiento más adecuado para evitar la aparición de estos problemas consiste en la modelización del proceso y en la determinación de la influencia de las principales variables que intervienen en el mismo: rigidez de corte, rigidez de contacto, condiciones de corte, etc. En el caso particular del rectificado sin centros, se ha elaborado un programa para calcular las configuraciones geométricas en las que se produce regeneración inestable de defectos, dando lugar a errores de redondez en la pieza. Actualmente, se están combinando diferentes técnicas, entre las que se incluye la simulación del proceso, con el propósito de suprimir o minimizar las inestabilidades de origen dinámico durante el rectificado.
Estudio del Proceso de Formación de viruta y su modelizado
El conocimiento de la influencia que los parámetros de corte tienen sobre los valores alcanzados por diferentes variables termomecánicas: temperatura, tensiones, deformaciones... durante el proceso se formación de la viruta, es la base de partida para la optimización de cualquier operación de mecanizado. La combinación de ensayos experimentales junto a la modelización analítica y numérica (Elementos Finitos) permite una mayor comprensión y dominio de dicho proceso, ayudando en la selección de condiciones de corte, geometrías de herramienta.... A partir de un programa de propósito general de Elementos Finitos como Abaqus y otro comercial AdvantEdge, se trabaja con un modelo numérico en 2D y 3D, el cual permite acceder a valores de determinadas variables que difícilmente lo serían a través de ensayos experimentales. La validación del mismo se realiza mediante ensayos experimentales en condiciones de corte ortogonal.