Vivimos en un mundo cada vez más ruidoso. Si este cambio ha pasado desapercibido para ti, probablemente sea gracias a las distintas formas en que se está tratando de atenuar el ruido. Ya sea con barreras acústicas, el aislamiento de nuevos edificios o los materiales absorbentes de ruido. Una revisión científica reciente, publicada en la revista Virtual and Physical Prototyping, destaca cómo la fabricación aditiva está influyendo en el diseño de metamateriales de absorción acústica (los ACA-META, por sus siglas en inglés). Estas estructuras funcionan como aislantes de ruido y su estudio ha tomado gran importancia en los últimos años.
A diferencia de los materiales tradicionales usados para controlar el sonido, como espumas o paneles porosos, los metamateriales de absorción acústica tienen estructuras diseñadas milimétricamente para manipular el comportamiento de las ondas sonoras. Su efectividad no depende tanto del tipo de material, sino de su geometría interna. Es aquí donde entra en juego la fabricación aditiva. Gracias a las grandes posibilidades de diseño que ofrecen las tecnologías 3D, se pueden obtener estructuras internas complejas y difícilmente viables con los métodos convencionales.
Metamateriales de absorción acústica fabricados con las tecnologías: a) estereolitografía, b) fusión láser por lecho de polvo, c) binder jetting, d) extrusión, e) material jetting. (Créditos: Applied Acoustics).
Los tipos de metamateriales de absorción acústica
En esta revisión del estado actual de la fabricación aditiva aplicada a los metamateriales participaron científicos de la Universidad de Khalifa, en Abu Dhabi, y expertos de Dessault Aviation. Un primer punto que podemos resaltar del estudio es la clasificación que hacen de los metamateriales a partir de investigaciones que se han realizado sobre el tema. Según sus características estructurales, los metamateriales se pueden dividir en tres tipos principales y un cuarto tipo que es más bien híbrido. En primer lugar se habla de los metamateriales ranurados. Estos absorben el ruido de frecuencias medias y altas mediante microagujeros. Por lo general son absorbentes acústicos reciclables y no inflamables, algunos de los ámbitos donde más se utilizan son la maquinaria de construcción y sistemas de escape. El segundo tipo son los ranurados, los cuales tienen canales internos que alargan el recorrido del sonido y son ideales para frecuencias bajas.
En tercer lugar, se identifican los metamateriales celulares, con formas similares a los panales de abeja o espumas de celdas cerradas. La absorción del ruido es amplia y adaptable por lo que se utilizan con gran amplitud en sectores como el aeroespacial, el de la bioingeniería y la robótica. Por último, los científicos destacan los metamateriales híbridos que combinan lo mejor de los anteriores.
El sector naútico, el aeroespacial, la automoción, la arquitectura, la sanidad y el ocio son los sectores que pueden beneficiarse de los metamateriales de absorción acústica. (Créditos: Virtual and Physical Prototyping).
Teniendo en cuenta que con la impresión 3D se pueden conseguir hasta las más retantes geometrías, los metamateriales son una aplicación casi lógica. Gracias a la impresión 3D, este tipo de estructuras pueden fabricarse con una alta precisión milimétrica, optimizando características como la porosidad, el grosor de las paredes o la densidad del material. Incluso pequeños ajustes en el ángulo de una perforación pueden mejorar significativamente el rendimiento acústico, algo impensable con otras tecnologías de fabricación. Entre los procesos de fabricación aditiva que se están utilizando para fabricar metamateriales, el estudio resalta la estereolitografía (SLA), los procesos de fusión por lecho de polvo, el modelado por deposición fundida (FDM) y el procesamiento digital de luz (DLP).
El estudio también revisa cómo estos diseños se han validado experimentalmente midiendo parámetros como el coeficiente de absorción sonora. Para ello utilizaron cámaras reverberantes o tubos de impedancia, herramientas para medir las propiedades acústicas de los materiales. Los resultados no solo compiten con los materiales tradicionales, en muchos casos los superan. Y según los científicos, las aplicaciones van mucho más allá de las paredes de un edificio. Si deseas conocer todos los detalles de esta revisión científica, consulta el artículo completo AQUÍ.
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Créditos de la foto de portada: MDPI Journal