Una espuma híbrida impresa en 3D que absorbe 10 veces más energía

En la Universidad Texas A&M, se ha creado una superespuma gracias a la fabricación aditiva. Se trata de un composite capaz de absorber 10 veces más energía que una espuma convencional. Esta espuma impresa en 3D podría tener un impacto importante en el sector de la defensa y salvar vidas.

Uno de los retos relacionados con la fabricación convencional de estas espumas es la estructura interna: o bien se opta por un patrón aleatorio que limitará la absorción de energía, o bien se opta por materiales más técnicos y estructuras reticulares que son más costosas y difíciles de producir en masa. Como habrás comprendido, hay que elegir entre precisión y precio.

El equipo coloca montantes impresos en 3D dentro de la espuma.

Espuma e impresión 3D: ¿cómo funciona?

Pero esto podría cambiar gracias a la impresión 3D. El equipo ha desarrollado una técnica denominada In-Foam Additive Manufacturing (IFAM) que permite crear una red 3D de montantes de plástico (puntales, o struts en inglés) dentro de un bloque de espuma. La combinación de ambos permite soportar mejor la presión ejercida. Estos montantes de plástico se colocan donde se desea, directamente en la espuma. De este modo, la estructura impresa en 3D se integra en la espuma.

Si nos fijamos en el funcionamiento del bloque final, en concreto, la espuma actúa primero como refuerzo. Luego, a medida que la fuerza aplicada actúa sobre la estructura, entran en juego los soportes: empujan esta presión hacia el exterior de la espuma. ¿El resultado? La estructura es capaz de absorber más energía y, por lo tanto, de resistir cargas más pesadas. El Dr. Eric Wetzel, jefe de equipo de fabricación aditiva estratégica de polímeros en el Army Research Laboratory, explica:

El IFAM es un proceso de fabricación sencillo, asistido por ordenador, que nos permite construir un esqueleto elastomérico dentro de una espuma de células abiertas convencional. El diámetro, el espaciado, el ángulo y la elasticidad del elastómero pueden seleccionarse para obtener una amplia gama de propiedades. El proceso IFAM combina lo mejor de ambos mundos, ofreciendo un absorbedor de energía compuesto personalizable, eficaz y económico.

Las aplicaciones de esta superespuma

Dado que el proyecto está financiado por el ejército, no es de extrañar que esta superespuma se haya desarrollado para la defensa. Es fácil comprender que podría integrarse, por ejemplo, en cascos militares o en cojines de asiento resistentes a las explosiones. Se trata de un material más ligero y eficaz en términos de absorción de energía y golpes, es una solución ideal para numerosas aplicaciones en el campo de batalla.

Esta espuma podría reducir el riesgo de lesiones y, potencialmente, salvar vidas. ¿Y por qué no aplicarla a un uso más general? Los investigadores mencionan la posibilidad de integrarla en cascos de bicicleta, de moto e incluso en equipamiento deportivo. También puede recubrir los parachoques de los coches y proteger así mejor a los pasajeros contra colisiones violentas.

La estructura podría absorber 10 veces más energía.

Más allá de su capacidad para absorber energía, esta espuma híbrida podría captar los sonidos y reducir la acústica general. El Dr. Mohammad Naraghi, profesor de la Universidad Texas A&M y director de este estudio, afirma:

Sería posible modificar las propiedades de la espuma para convertirla en un excelente absorbedor acústico que atenúe, o incluso elimine por completo, determinadas bandas de frecuencias y vibraciones específicas. Las aplicaciones acústicas se encuentran aún en una fase temprana de investigación, pero nos gustaría explorar más a fondo esta propiedad para convertir la espuma en un filtro acústico activo más eficaz que los materiales actuales.

Por último, el equipo está interesado en la personalización que ofrece la fabricación aditiva. ¿Por qué no diseñar cojines a medida que se adapten a las necesidades y la fisiología de cada persona? Por ejemplo, con una zona más firme para el cuello y más blanda para las piernas. ¡Las posibilidades son infinitas! Mientras esperamos para pedir este famoso cojín impreso en 3D, puedes encontrar toda la información sobre el proyecto AQUÍ.

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*Créditos de todas las fotos: Abbey Toronjo/Texas A&M University Division of Marketing & Communications