Itxaro Sukia Mendizabal ikasleak BIKAIN CUM LAUDE kalifikazioa lortu zuen NAZIOARTEKO DOKTORETZA aipamenarekin
Itxaro Sukia Mendizabal ikasleak BIKAIN CUM LAUDE kalifikazioa lortu zuen NAZIOARTEKO DOKTORETZA aipamenarekin
Itxaro Sukia Mendizabal ikasleak BIKAIN CUM LAUDE kalifikazioa lortu zuen NAZIOARTEKO DOKTORETZA aipamenarekin
- Tesi titulua: Development of bio-inspired sandwich structures manufactured by 3D printing of composites
Epaimahaia:
- Lehendakaritza: Rubén Ansola Loyola (UPV/EHU)
- Bokala: Maria Lissner (University of Oxford)
- Bokala: Iban Lizarralde Madina (ESTIA)
- Bokala: Maider Iturrondobeitia Ellacuria (UPV/EHU)
- Idazkaritza: Borja Erice Echavarri (Mondragon Unibertsitatea)
Laburpena:
Klima-helburu globalak gero eta zorrotzagoak diren heinean, garraioaren deskarbonizazioa lehentasun estrategiko bihurtu da. Europako Batasunean, errepideko ibilgailuek sektoreko emisioen %70 baino gehiago eragiten dute, eta, horren ondorioz, egiturazko irtenbide arin, eraginkor eta jasangarrien eskaera gero eta handiagoa da. Pisuak zuzenean eragiten duenez energia-kontsumoan eta ibilgailu elektrikoen autonomian (VE), masa errendimendu mekanikoa arriskuan jarri gabe murriztea funtsezko erronka da. Sandwich panelak, zurruntasuna-pisua erlazio handiagatik ezagunak, alternatiba itxaropentsua dira. Hala ere, ohiko fabrikazio-metodoek etapa anitzez, itsasgarriez eta material ugariz oinarritutako ekoizpena dute, non birziklagarritasuna eta fidagarritasuna muga ditzaketen. Beraz, ikuspegi berritzaileak behar dira oztopo horiek gainditzeko, errendimendua sakrifikatu gabe.
Doktore-tesi honek fabrikazio gehigarri (AM) bidez fabrikatutako sandwich egitura jasangarrien diseinua, optimizazioa eta erabilera anitzeko integrazioa ikertzen ditu. Azterketa egituraren errendimenduan, materialaren eraginkortasunean eta ingurumen-inpaktuan oinarritzen da, eta arreta berezia jartzen du gradiente funtzionala duten nukleo bioinspiratuetan, hala nola PLA apargarria (LW PLA) eta Onyx® materialetan. Garapen-prozesuak karakterizazio mekanikoa, egitura-diseinua eta bizi-zikloaren analisia konbinatzen ditu, panel arin eta jasangarriak sortzeko.
Lehenengo ikerketa-ardatza egitura naturaletan inspiratutako eta AM bidez fabrikatutako nukleo trabekularretan oinarritzen da. Kakalardo-hegaletan oinarritutako arkitekturek patroi hexagonalak gainditu eta zurruntasun zein energia-xurgapen handiagoa erakutsi zuten kolapso-kargapean. Gradiente funtzionaleko (FG) eta optimizazio topologikoko (TO) diseinuak inplementatu ziren, non geometria zelularraren aldaketa lokalek erantzuna karga konplexuetara egokitzea ahalbidetzen duten. Egitura sare bat sartu zen aurpegien arteetan, karga-transferentzia hobetzeko eta akatsa atzeratzeko. Onyx®-aren karakterizazioak deformazio-abiadurarekiko eta portaera anisotropikoarekiko sentikortasuna erakutsi zuen, eta inprimatze-orientazioaren eragina nabarmendu zen, nahiz eta geometria eta arkitektura izan errendimendu-faktore nagusiak.
Bigarren ardatzak biopolimero aparduneko filamentuz fabrikatutako nukleo iraunkorrak hartzen ditu. Probek eta modelatze estatistikoak korrelazio esanguratsuak erakutsi zituzten inprimatze-parametroen, dentsitatearen eta propietate mekanikoen artean. 460–1115 kg/m³-ko dentsitate-tarteak egituren portaera zehaztasunez kontrolatzea ahalbidetu zuen. Probeta hoberenek 2,85 GPa-ko trakzio-moduluak eta 23,3 MPa-ko konpresioarekiko erresistentzia erakutsi zituzten. Bizi-zikloaren analisiak (LCA), funtzio mekanikoaren bidez normalizatuak, agerian utzi zuen FG LW PLA nukleoek diseinu homogeneoek baino % 70 energia gutxiago kontsumitu zutela xurgatutako inpaktuko energia-unitateko. Espuma konbentzionalekin alderatuta, AM nukleoek propietate espezifiko lehiakorrak edo hobeak eskaini zituzten, doitzeko, fabrikazio integralerako eta hondakinak murrizteko ahalmen handiagoarekin batera.
Hirugarren ardatza funtzionaltasun fotovoltaikoa (FV) integratzea da, egituraren osotasuna arriskuan jarri gabe energia hartzea ahalbidetzeko. Funtzio anitzeko panelak garatu ziren FV zelula malguak gehituz sandwich motako egituretan, 3Dn inprimatutako nukleo trabekularrez eta erretxinaz inpregnatutako beira-zuntzezko laminez osatuak. Panelei inpaktu-saiakuntzak, zulaketa kuasiestatikoa eta bihurdura egin zitzaizkien. Emaitzek erakutsi zuten FV geruzak eragin minimoa izan zuela portaera globalean; erresistentzia espezifikoaren murrizketa txikiak energia-disipazio eta funtzionalitate erantsi handiagoarekin konpentsatu ziren. Panelek sendotasun mekanikoa eta eraginkortasun elektrikoa mantendu zituzten, eta funtzio anitzeko eta energetikoki autonomoak diren egitura-osagaien kontzeptua balioztatu zuten.