Design and Additive Manufacturing of Cellular Solids for Lightweight Hybrid Sandwich Structures
El canvi climàtic amenaçador i la problemàtica manca de recursos s’han fet cada vegada més evidents en els darrers anys. Per a contrarestar aquest desafiament, enginyers i científics de tot el món lluiten per a aportar alternatives més eficients i respectuoses amb el medi ambient, especialment en le...
| Autor: | |
|---|---|
| Tipo de recurso: | tesis doctoral |
| Estado: | Versión publicada |
| Fecha de publicación: | 2023 |
| País: | España |
| Institución: | CBUC, CESCA |
| Repositorio: | TDR. Tesis Doctorales en Red |
| OAI Identifier: | oai:www.tdx.cat:10803/688729 |
| Acceso en línea: | http://hdl.handle.net/10803/688729 |
| Access Level: | acceso abierto |
| Palabra clave: | Cellular Solids Fused Filament Fabrication Mechanical Properties Sandwich Structures Ultem Additive Manufacturing Lightweight Materials Enginyeria, indústria i construcció 62 |
| Sumario: | El canvi climàtic amenaçador i la problemàtica manca de recursos s’han fet cada vegada més evidents en els darrers anys. Per a contrarestar aquest desafiament, enginyers i científics de tot el món lluiten per a aportar alternatives més eficients i respectuoses amb el medi ambient, especialment en les activitats industrials responsables de nivells significatius de contaminació, com els sectors del transport automobilístic, aeronàutic, aeroespacial i marítim. Millores en aquests i altres camps del present i del futur de l’enginyeria impliquen optimitzar les estructures per tal d’aconseguir components amb el rendiment desitjat, mentre es fa un ús més eficient i sostenible de les matèries primeres. Per aquest propòsit, les configuracions híbrides, com les estructures tipus sandvitx, són solucions altament competitives que la indústria ja ha adoptat i consolidat durant les darreres dècades. En aquest sentit, l’elecció de la configuració adequada és crucial per a assolir el rendiment desitjat d’un panell sandvitx. En particular, el material i la morfologia del nucli juguen un paper fonamental en el comportament de l’estructura. Per tant, la seva selecció esdevé una decisió estratègica. La irrupció de les tecnologies de Fabricació Additiva (AM) que ha tingut lloc durant els darrers anys ha revolucionat molts sectors industrials, impactant directament en els processos de fabricació i el disseny de components. Aprofitant els seus infinits avantatges per a fabricar geometries de gran complexitat en comparació amb els processos de fabricació tradicionals, aquesta tesi doctoral té com a objectiu contribuir al disseny d’estructures híbrides tipus sandvitx més eficients, utilitzant nuclis cel·lulars lleugers construïts per Fabricació per Filament Fos (FFF). Per a fer-ho, aquesta investigació s’ha desenvolupat abordant tres nivells d’estudi per a analitzar el rendiment del material, el disseny cel·lular i l’estructura híbrida de sandvitx consolidada. Els resultats presentats en les diferents contribucions científiques derivades d’aquest treball s’han validat analíticament, numèricament i experimentalment, i mostren el potencial dels patrons bidimensionals i tridimensionals considerats per a la fabricació d’estructures de sandvitx totalment funcionals, fent un millor ús dels materials. A més, els models numèrics i les equacions analítiques proporcionades, així com el programari lliure publicat per a la generació de dissenys cel·lulars, seran d’utilitat per a la realització de nous estudis en el camp de l’optimització de l’eficiència estructural. Finalment, aquesta tesi ha posat de manifest algunes àrees d’evolució en la tecnologia FFF, com ara la presència d’imprecisions en les juntes de filament intra-capa i inter-capa en la fabricació de dissenys cel·lulars bidimensionals de parets primes, i les limitacions actuals en la reducció del gruix mínim d’aquestes parets. No obstant això, amb els progressos i els avenços en curs en el camp, aviat s’abordaran aquests inconvenients, portant a resultats encara més impressionants en un futur pròxim. |
|---|