El alumno Unai Morales Diez obtuvo la calificación SOBRESALIENTE con mención ‘CUM LAUDE’

El alumno Unai Morales Diez obtuvo la calificación SOBRESALIENTE con mención ‘CUM LAUDE’

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Título de tesis: Desarrollo de Componentes Estructurales mediante Impresión 3D de Composite de Fibra Continua para la Absorción de Energía en caso de Impacto

Tribunal:

• Presidencia: Carlos Daniel González Martínez (Universidad Politécnica de Madrid)
• Vocalía: Isabel Harismendy Ramírez de Arellano (Tecnalia Research & Innovation)
• Vocalía: Alberto López Arraiza (UPV/EHU)
• Vocalía: Rubén Ansola Loyola (UPV/EHU)
• Secretaría: Laurentzi Aretxabaleta Ramos (Mondragon Unibertsitatea)

Resumen:

• La generación de conocimiento sobre los futuros materiales y proceso de fabricación servirá para desarrollar productos de alto valor añadió que respondan a los grandes retos sociales. La personalización de los productos, la digitalización de la fabricación o la economía circular son algunos de esos retos a los que puede responder la fabricación aditiva (AM).
• El diseño sostenible es actualmente una de las directrices en el desarrollo de componentes de automoción, siendo el diseño ligero, el ahorro de energía y el uso eficiente de las materias primas objeto de muchas investigaciones. Sin embargo, paralelamente a la preocupación por el medio ambiente, la seguridad sigue siendo un factor crítico, y los fabricantes deben esforzarse por garantizar o mejorar la seguridad de los ocupantes del vehículo en situaciones de impacto. Por ello, el incremento de las propiedades de absorción de energía mediante el diseño geométrico complejo y las orientaciones no convencionales de fibra de estructuras en material compuesto cFRTP, es el principal objetivo de la presente tesis. Para ello, se han analizado y desarrollado, mediante tecnologías de AM de composite, nuevos conceptos de estructuras y metamateriales con propiedades predefinidas o programables que cubren necesidades/funcionalidades específicas dentro de la estructura del vehículo. La impresión 3D – FFF de fibra continua presenta una mayor libertad diseño y flexibilidad en cuanto a la fabricación de estructuras cFRTP (cCF/PA, cGF/PA y cKF/PA) ya que permite orientar la fibra en dirección de la carga.
• Por lo tanto, el presente trabajo se ha centrado en la generación de conocimiento en tres bloques fundamentales:
• El primer bloque se ha centrado en el incremento de las propiedades de absorción de energía de los componentes estructurales fabricados a través del diseño geométrico perfil y la selección de trayectorias de impresión de fibra continua. Para ello se ha llevado a cabo la caracterización microestructural e identificación de los defectos de impresión debidos al proceso FFF y analizar la relación de geometría (perfil fold), patrón de impresión de la fibra y naturaleza del filamento de refuerzo (carbono, vidrio y Kevlar©) en la generación de estos defectos. A su vez, se ha identificado los mecanismos de fractura que inducen modos colapso estable de los perfiles impresos analizado la posición, tipología de los defectos y su relación con la dirección de la carga. Todo ello, a fin de convertir una debilidad/discontinuidad en la estructura (defectos de impresión) en iniciadores de colapso estable.
• En el segundo bloque se estudia la respuesta de los materiales de impresos reforzados con fibra continua cFF (carbono, vidrio y Kevlar©) a diferentes velocidades de ensayo y se ha comprobado que existen diferencias en la naturaleza de las matrices PA que recubren las fibras y que explican su mayor sensibilidad a la velocidad de deformación y mejora de su resistencia al impacto. Se ha comprobado que la mala impregnación de las fibras o la falta consolidación del material de impresión provoca mecanismos de fallo seguros basados en fractura de fibras, delaminaciones y fricción entre las capas y los cordones de impresión.
• El tercer bloque está orienta a identificación y caracterización de estructuras de relleno auxético que mejore el comportamiento transversal del perfil tubular, y que produzca un efecto sinérgico en la capacidad de absorción debido al binomio perfil y núcleo. Además, se ha comprobado que el modo colapso núcleo auxético (reentrante tipo estrella) aumenta la capacidad de carga del perfil y controla su modo de colapso progresivo a la vez que se densifica.