Investigadores de la Universidad Texas A&M y los Laboratorios Nacionales Sandia han mejorado significativamente una nueva tecnología de soldadura llamada metasuperficies entrelazadas (ILM).
La tecnología tiene como objetivo aumentar la resistencia estructural y la estabilidad en comparación con los métodos tradicionales como pernos y pegamento.
Los investigadores lograron esto utilizando una aleación con memoria de forma (SMA).
ILM ofrece el potencial de transformar el diseño de juntas mecánicas en la fabricación de dispositivos aeroespaciales, robóticos y biomédicos.
aleación con memoria de forma
«ILM está preparado para redefinir la tecnología de conectividad entre aplicaciones, tal como lo hizo Velcro hace décadas», dijo el Dr. Ibrahim Karaman, profesor y presidente del Departamento de Ciencia e Ingeniería de Materiales de Texas A&M.
“En colaboración con Sandia National Laboratories, el desarrollador original del ILM, diseñamos y fabricamos el ILM a partir de una aleación con memoria de forma. Nuestra investigación muestra que estos ILM pueden optar por desconectarse y volver a conectarse según sus necesidades. manteniendo al mismo tiempo una fuerza conjunta constante y una integridad estructural”.
Al igual que los Legos o el velcro, el ILM permite unir dos objetos transmitiendo fuerza y limitando el movimiento. Hasta ahora, este método de unión ha sido pasivo. que requiere fuerza para participar
El equipo diseñó y fabricó un ILM activo mediante impresión 3D integrando SMA, específicamente níquel-titanio. que puede recuperar su forma original después de la deformación por cambio de temperatura.
Controlar la integración de la tecnología a través de cambios de temperatura abre nuevas posibilidades para estructuras inteligentes y adaptables sin comprometer la resistencia o la estabilidad. Y hay opciones adicionales para flexibilidad y funcionalidad.
«Active ILM tiene el potencial de revolucionar el diseño de juntas mecánicas en industrias que requieren un montaje y desmontaje preciso y repetible», dijo Abdelrahman Elsayed, asistente de investigación graduado en el Departamento de Ciencia e Ingeniería de Materiales de Texas A&M.
Estructura más fuerte
Las aplicaciones prácticas incluyen el diseño de componentes de ingeniería aeroespacial reconfigurables. cuales varias partes Será necesario montarlo y desmontarlo muchas veces.
Los ILM activos también pueden proporcionar articulaciones flexibles y adaptables para aumentar la funcionalidad del robot.
La capacidad de adaptar implantes y prótesis al movimiento corporal y la temperatura en dispositivos biomédicos puede brindar a los pacientes mejores opciones.
El presente descubrimiento utiliza el efecto de memoria de forma de la AME para recuperar la forma del ILM añadiendo calor.
Los investigadores esperan aprovechar estos hallazgos utilizando el efecto superelástico de SMA para crear ILM que puedan soportar grandes deformaciones y recuperarse inmediatamente bajo niveles de tensión muy altos.
“Esperamos que la combinación de SMA con ILM desbloquee muchas aplicaciones futuras. Sin embargo, aún quedan muchos desafíos”, afirmó Karaman.
“Lograr superelasticidad en ILM complejos impresos en 3D permite el control local de la rigidez estructural. y facilita nuevas instalaciones con una alta fuerza de bloqueo. Además, esperamos que esta tecnología aborde los desafíos de larga data asociados con las técnicas de soldadura en entornos hostiles. Estamos muy entusiasmados con el potencial transformador de la tecnología ILM”.
Otros contribuyentes incluyen al Dr. Alaa Elwany, profesor asociado en el Departamento de Ingeniería de Sistemas e Industrial, Wm Michael Barnes ’64, y al estudiante de doctorado Taresh Guleria en el Departamento de Sistemas de Ingeniería e Industrial.
La Estación Experimental de Ingeniería de Texas A&M (TEES), el brazo de investigación oficial de Texas A&M Engineering, administra los fondos para esta investigación.