Home » Gaurkotasuna » Albisteak
Nuevo material piezorresistivo para utilizar como sensor de deformación
2021/09/01 El pasado mes de marzo finalizó el proyecto Polysensor 4.0, financiado
por el Ministerio de Industria, Comercio y Turismo a través del programa
de ayudas de apoyo a Agrupaciones Empresariales Innovadoras (AEI), y en
el que han participado el Centro Español de Plásticos (CEP), el Centro
Tecnológico GAIKER y las empresas Análisis y Simulación, S.L. (AyS) y
Larrañaga Plásticos, S.A.
La industria 4.0 necesita dotar de
funcionalización a los productos, sensar para poder recoger información y
gestionar las funcionalidades o hacer un mantenimiento preventivo. En
muchas aplicaciones una de las propiedades más importantes de los
sensores físicos es conocer el estado tensional o la deformación del
producto para lo que actualmente se utilizan los sensores resistivos
(galgas extensométricas) que miden la deformación, tensión y fuerza,
pero dada su complejidad, se aplican exclusivamente en piezas
estructurales y análisis del tipo Structural Health Monitoring.
Como
alternativa a esta tecnología y para lograr una integración más directa
existen materiales avanzados como los piezorresistivos que actúan como
sensores para registrar deformaciones y es posible integrarlos durante
el proceso de moldeo. Estos materiales tienen la ventaja de poder
fabricarse a un coste mucho menor e integrarse con diversas tecnologías
que facilitan la elaboración de productos de diferentes clases con
aplicación en un amplio abanico de sectores industriales.
Con el
objetivo de investigar este tipo de materiales por las ventajas de
integración y sensibilización que proporcionan surgió, el pasado año, el
proyecto POLYSENSOR 4.0, en el que se ha desarrollado un nuevo
material piezorresistivo polimérico que puede actuar como sensor de
deformación y que se puede combinar en pieza con otros materiales
termoplásticos mediante el proceso por inyección o impresión 3D por
fusión de filamento (FDM), de tal forma que permite la máxima
integración y funcionalidad en un proceso industrial y facilita el
acceso de la industria del plástico a nuevos productos funcionales 4.0.
Este
proyecto se ha llevado a cabo en diferentes fases. En primer lugar, se
han seleccionado los materiales más adecuados para el proceso de
inyección e impresión 3D, de cara a lograr la máxima integración de los
nuevos materiales con funcionalidad sensora en piezas plásticas 3D. En
segundo lugar, se han formulado los materiales piezorresistivos de
matriz termoplástica adecuados. Posteriormente, se ha investigado en dos
procesos de integración con el objetivo de conseguir que el material
sensor aporte información actualizada sobre el estado en el que se
encuentra el producto o la estructura, para lo que es necesario que
forme parte del objeto del cual se quiere conocer su estado y obtener
así la información. Y, por último, se ha realizado un estudio del
procesado del material sensor para conocer la forma en que este se puede
usar en diferentes aplicaciones o productos donde aporte valor añadido o
genere nuevas aplicaciones.
Finalizadas estas fases se ha comprobado que los objetivos planteados al inicio de la investigación se han cumplido:
1.
Los materiales de base polimérica desarrollados con funcionalidad de
sensores de deformación son adecuados para ser procesados e integrados
mediante los procesos de inyección e impresión 3D por FDM.
2. La sensibilidad de los materiales sensores desarrollados es bastante alta, con factores de galga de 20.
3.
La inyección multimaterial en piezas que contienen el material sensor
desarrollado supone una integración fácil y de alta producción de
elementos activos dentro de los productos plásticos.
4. La
integración y utilización del material sensor en impresión 3D mediante
la técnica de FDM facilita el diseño de piezas complejas sensorizadas al
poder ser integrados dentro del propio proceso de impresión, lo que
maximiza su funcionalidad y reduce la complejidad del producto en su uso
final.