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DESCRIPTIVA DE MATERIALS. MATERIALS EN EL PROCÉS DE DISSENY,
2002
Aleaciones con memoria de forma, una filosofía diferente en la ingeniería y el diseño con materialesLos materiales
con memoria de forma también llamados materiales inteligentes poseen
propiedades que los diferencian del resto de materiales. Estas propiedades no
son propiedades mejoradas respecto a los materiales convencionales, sino que
son nuevas propiedades que hacen que el proceso de diseño con materiales haya
de ser modificado. La comprensión de estas nuevas propiedades y la
estandarización de todos los parámetros que las caracterizan por parte de todas
aquellas personas involucradas en el proceso de diseño hará que estos
materiales adquieran una importancia industrial que aun no tienen. En este
artículo se describen todas las propiedades que caracterizan a este tipo de
materiales a la vez que se hace un análisis de sus posibilidades futuras.
Las aleaciones con memoria de
forma se conocen desde hace aproximadamente unos 60 años, si bien, es sólo hace
30 años cuando comienzan a aparecer sus primeras aplicaciones. El progreso de
estos materiales ha sido lento, en primer lugar debido a que su desarrollo ha
necesitado de una tecnología nueva: el origen y los mecanismos que dan lugar a
las propiedades de memoria de forma son bien conocidos actualmente, no pudiendo
decir lo mismo de los aspectos ingenieriles. En segundo lugar a que estos
materiales son bien conocidos por la comunidad científica, pero no así por los
diseñadores e ingenieros de diseño.
Estas nuevas aleaciones, no son
simplemente un nuevo tipo de materiales como puedan ser las aleaciones de
titanio o las superaleaciones, sino que presentan una nueva filosofía en el
campo de la ingeniería y el diseño. Estos nuevos materiales, no son materiales
con unas propiedades mejoradas respecto a los materiales ya existentes, sino
que presentan nuevas propiedades, de manera que dichas propiedades han de ser
conocidas por los diseñadores antes de que se considere su aplicación. Es este
hecho, el responsable de que los parámetros de diseño utilizados para este tipo
de materiales, sean diferentes a los utilizados para la mayoría de los
materiales funcionales. Así, parámetros de diseño como son el límite elástico,
la resistencia máxima, el módulo elástico, la ductilidad, entre otros, son
reemplazados por propiedades o parámetros tales como: tensión de recuperación,
velocidad de recuperación, temperatura de transformación, histéresis
térmica...etc.
El conocimiento de estos
materiales abre nuevas posibilidades en el campo del diseño y la ingeniería de
diseño. Estas posibilidades, van desde la concepción escultórica de una forma
móvil o articulada que ejecuta su movimiento únicamente por la oscilación
térmica entre el día y la noche, al desarrollo de microrrobots capaces de
realizar un trabajo y producir un movimiento por efecto de las propiedades de
este tipo de materiales, sin olvidar la importante aportación que estos
materiales están haciendo en el campo de la medicina y la ortopedia, entre otros.
Como ejemplo cabe comentar que el
empleo de aleaciones con memoria de forma muestra ventajas sobre otras
soluciones convencionales en el campo de la ortesis tanto a la hora de diseñar
como en el aspecto económico. Es el caso de la recuperación de la movilidad de
los dedos de una mano para lo cual se puede usar un dispositivo basado en el fenómeno
de la memoria de forma y la superelasticidad. Este dispositivo es capaz de
proporcionar a los dedos del paciente una tensión constante \ adecuada que les
permitirá estirarse y encogerse simplemente mediante el calentamiento y
enfriamiento de este material con memoria de forma, permitiendo de esta manera
la rehabilitación de estos dedos enfermos de una manera simple y lo que es más
importante, adecuada y funcional para el paciente.
En este trabajo se comentarán
brevemente las principales propiedades que presenta este nuevo grupo de
materiales como base para entender la nueva filosofía que el conocimiento de
las mismas plantea en el momento en que se pone sobre la mesa de trabajo, un
problema de selección de materiales, o de diseño de cualquier tipo de sistema
mecánico o artefacto. A partir de aquí, se realizará una primera aproximación a
las principales aplicaciones que estos materiales tienen en la actualidad,
en base, más a un criterio de uso industrial que a las diferentes propiedades
que caracterizan a estos materiales. Finalizará el
trabajo con una aproximación desde el punto de vista del ingeniero de diseño a
los requerimientos necesarios para facilitar el uso de las aleaciones con
memoria de forma en el proceso normalizado de diseño.
Evolución histórica
El efecto memoria de forma fue descubierto por Chang and Read [51 Cha] en una aleación Au-47.Sat% Cd, pero su verdadero desarrollo tuvo lugar con el descubrimiento de la aleación NiTi por Buehler et al. [63.Bue]. Entre estos dos descubrimientos otras aleaciones que presentaban este efecto tales como ln-Tl, Cu-Zn, y Cu-AI-Ni también fueron estudiadas. A pesar de esto, este no fue el primer paso en el desarrollo de estas aleaciones. El efecto goma [97Xia], |78Ahl| descubierto por Olander [320la] en una aleación Au-47.Sat%Cd en 1932 constituye la primera etapa en el descubrimiento de las aleaciones con memoria de forma. Cuando la aleación es deformada justo después de la transformación martensítica, el comportamiento a deformación es plástico y exhibe la propiedad de la memoria de forma, sin embargo cuando la aleación es envejecida en el estado marreusítico durante 14 horas o más, el comportamiento de la aleación pasa a ser pseudoclástico. Anterior también al descubrimiento del efecto memoria de forma están los estudios realizados en 1938 por Greninger y Moradian, [38Gre] los cuales observaron la aparición y desaparición de martensita al disminuir y al aumentar la temperatura en una aleación de CuZn. No fue hasta 10 años después, cuando Kurdjumov y Khandros [49Kur] estudiaron el comportamiento termoelástico de la fase martensítica, fenómeno básico del efecto memoria de forma. Es a partir de aquí cuando se
descubre el efecto memoria de forma ya comentado y comienza el desarrollo de
estas aleaciones. Aparecen otros efectos importantes como son: la capacidad de
amortiguamiento, el doble efecto memoria de forma y la superelasticidad.
 Tabla 1. Materiales metalicos ferreos y no ferreos que presentan efecto memorla de forma La alta capacidad de
amortiguamiento |95Lin], 93 [Lin], [97.Liu) [99Cec] provocada por la fricción
interna de las placas de martensita tanto en la fase martensítica como en la fase
B + Martensita es otra propiedad importante de estas aleaciones, siendo la
aleación CuZn Al [82Hum], [93Xia], [95Xía], [87Aer], [87Mel] la que mejor
capacidad de amortiguamiento presenta.
El doble efecto
memoria de forma [74Per]|, [92Sta], [95Lov], [95Gui|, [97Dut]: la diferencia
esencial que existe entre el efecto doble memoria de forma \ las otras
propiedades de memoria de forma, es que en el caso del efecto doble memoria de
forma el cambio macroscópico de forma se genera espontáneamente sin aplicación
de tensión externa, únicamente por cambio de temperatura. Cabe destacar que
para conferir al material las formas macroscópicas adecuadas, existen
diferentes tipos de mecanismos llamados mecanismos de adiestramiento del
material. La superelasticidad, que en la actualidad es una de las propiedades
más utilizadas de estas aleaciones, se basa en la capacidad que poseen estas
aleaciones de proporcionar deformaciones recuperables mucho mayores que las
proporcionadas por los materiales convencionales. En la Tabla 1 se presentan
los materiales metálicos no férreos y férreos que presentan efecto memoria de
forma.
Características
de las aleaciones con memoria de forma.
La transformación martensítica termoelástica La transformación martensítica termoelástica, es una transformación estructural en estado sólido de primer orden sin difusión atómica, que tiene lugar por cizalladura y es el resultado del movimiento coordinado de átomos a una distancia menor que el espaciado interatómico, Además se puede completar esta definición comentando que la transformación se debe producir por nucleación y crecimiento de las placas de martensita en el seno de la fase B [95Chr], Esta transformación puede ser producida por efecto de la temperatura como se observa en la Figura 1 y también por efecto de la tensión dando lugar al efecto superelástico como se comentará a continuación. La Figura I representa el volumen parcial de fase martensita en el material en función de la temperatura. De esta manera si el material de partida es completamente martensítico y lo calentamos a la temperatura As (Austentta start) comienza a transformar a fase austenítica. La transformación austenítica es completa cuando la temperatura llega a la temperatura Af (austenita finisch). En este momento el material es completamente austenítico, y si lo enfriamos transformará de nuevo a la fase martensítica definiendo en el proceso dos nuevas temperaturas tales como Ms y Mf ( martensita start y martensita finisch respectivamente). La morfología que presentan la fase b y la fase martensita, se presentan en la í en la Figura 2.  Figura 1. Evolución de la transforrnación martensitica en función de la temperatura.   Figura2 . Micrografias en las que se observa la morfologia de la fase austenitica y la fase martensítica para una aleación CuZnAl. Martensita
inducida por tensión. Efecto superelásítco
Una aleación con memoria de forma exhibe superelasticidad cuando esta es deformada en un rango de temperaturas en el cual se forma martensita termoelástica bajo la aplicación de una determinada tensión, y espontáneamente desaparece, revierte a la fase original, cuando la tensión deja de aplicarse. De esta manera la deformación producida es completamente recuperable, y además las deformaciones obtenidas y recuperables son mucho mayores que para los materiales convencionales. Pueden llegarse a obtener deformaciones recuperables de hasta 10% frente a valores cercanos al 1 % para aceros convencionales. Este efecto, se puede
observar en la Figura 3, en la cual el tramo AB representa el comportamiento
elástico de la fase (s, El tramo BC corresponde a la formación de martensita
inducida por tensión. En este tramo un pequeño aumento en la tensión aplicada
proporciona elevadas deformaciones.
 Figura 3 . Representaclon teoricai de al de una curva superelástica.
El tramo C D en tres
pon de al comportamiento elástico de la fase martensítica y el tramo DE al
comportamiento plástico déla fase martensítica. Si antes de que se produzca
este comportamiento plástico, la tensión es retirada, el material regresa a la
posición original, siguiendo los tramos CFGH.
 Figura 4 a y b. Generaclon de una tension de recuperación y capacidad
de generar trabajo en aleaciones con memoria de forma.
Efecto memoria
de forma
El efecto memoria de forma se basa en que tras ser deformado el material en estado martensítico, dicha deformación permanece, pero es recuperable, si el material es calentado a una temperatura T > Af de manera que se produzca en el la transformación inversa y se recupere la forma original. Este efecto se puede observar de una manera gráfica en la Figura 4. A este efecto se le dice efecto memoria de forma simple puesto que únicamente la forma caliente es memorizada para distinguirlo del efecto memoria de forma doble en que tanto la forma fría como la caliente son recordadas. De acuerdo con este efecto,
podemos plantear, aplicaciones basadas en una recuperación libre de la forma,
aplicaciones basadas en la generación de una determinada tensión como se
observa en la Figura 4a y también aplicaciones basadas en la capacidad de
realizar un determinado trabajo como se muestra en la Figura 4b.
Tamo el efecto memoria de forma
como el de la superelasticidad, están directamente relacionados. Ambos efectos
generalmente pueden ser observados en los mismos materiales y van a depender de
la temperatura de ensayo y de la tensión aplicada, de modo que para una muestra
en el régimen de temperaturas entre As y Aj ambos efectos
ocurren simultánea y parcialmente.
Efecto doble
memoria de forma
El efecto doble
memoria de forma se basa en la memorización tanto de la forma caliente como de
la forma fría. En contraposición con el efecto memoria de forma simple, no son
necesarias fuerzas externas para producirlo, de manera que el paso de una forma
a otra se reaIizara
simultáneamente mediante calentamiento y enfriamiento del material. Este efecto
está representado de una manera gráfica en la Figura 5, en la que se observa
como el material representado en la figura como un muelle, pasa de una
determinada forma (T>Af) a otra forma (T<Mf)
únicamente por efecto de la temperatura (sin necesidad de aplicar ningún tipo
de esfuerzo).
El efecto doble memoria de forma
no es una característica intrínseca de las aleaciones con memoria de forma,
sino que es un efecto que puede ser inducido a partir de diferentes
tratamientos termomecánicos.
 Figura. 5. Representación gráfica del efecto memorla de forma doble.
Capacidad de amortiguamiento Las aleaciones con memoria de forma están consideradas como uno de los materiales metálicos con mayor capacidad de amortiguamiento debido a que la fricción interna que presentan durante la transformación y en fase martensítica es muy elevada. El amortiguamiento mecánico de los materiales también llamado fricción interna, es el resultado de una transformación irreversible de energía mecánica en energía térmica disipada. Al mismo tiempo que disminuye la amplitud de las oscilaciones mecánicas debido a la fricción interna, también se observa La variación del módulo de rigidez (módulo de elasticidad longitudinal o módulo de cizallamtento según el tipo de solicitación) que está asociado al mismo fenómeno físico. Dicho de otra manera, la presencia de una elevada densidad de intercaras móviles entre las variantes de martensita y entre la martensita la matriz B durante la transformación, hace de esta movilidad un mecanismo importante y eficiente de disipación de energía que además no afecta significantemente a otras propiedades importantes para el uso de estos materiales. Asi pues dos regiones de temperatura se pueden considerar para estudiar la fricción interna en las aleaciones con memoria de forma: la región de temperaturas en la cual el material es completamente martensítico y la región en la cual la fase B coexiste con la fase martensítica. Para la fase B no se ha observado una elevada capacidad de amortiguamiento pero si un fenómeno de relajación, Para aplicaciones en las cuales
el material se somete a una vibración continua a una temperatura constante, una
muestra totalmente martensítica, ofrece un amortiguamiento más estable. Por
otro lado, cuando la muestra está sometida a cargas variables (impactos por
ejemplo) con baja frecuencia, la coexistencia de las dos fases es adecuada ya
puede producir martensita inducida por tensión a la vez, que produce una
liberación de calor.
La fricción interna en la fase
martensítica es debido a la reversible movilidad de y entre las diferentes
variantes de martensita. Si se realiza una comparación entre la capacidad de
amortiguamiento que presentan las aleaciones NiTi, CuZnAl y CuAINi por ser
ellas las tres aleaciones comercialmente más importantes, se observa que la
aleación CuZnAl es la que presenta una mayor capacidad de amortiguamiento en un
factor del doble que la aleación NiTi y aún mayor que la aleación CuAINi [87Acr],[87Mel].
Finalmente, volver a remarcar que
parámetros externos como son la temperatura, tiempo, frecuencia y amplitud,
pueden cambiar la capacidad de amortiguamiento. Existen también variables internas,
como son: tamaño de grano, densidad de intercaras de martensita y estructura de
los defectos, que pueden influenciar el comportamiento amortiguador de estas
aleaciones.
En relación con los materiales,
convencionales se puede decir que las aleaciones con memoria de forma base
cobre y la aleación NiTi muestran una capacidad de amortiguamiento al menos un
orden de magnitud mayor que los materiales clásicos como son los aceros.
Principales
aplicaciones de las aleaciones con memoria de forma
A continuación se expone un breve resumen de las principales aplicaciones de las aleaciones con memoria de forma atendiendo básicamente a un criterio más de uso industrial y no tanto a las distintas propiedades explicadas anteriormente. Dentro de cada uno de estos grupos de implementeaciones prácticas se nombrarán las más usuales y aquellas que se espera sean desarrolladas en un futuro no muy lejano. Restitución libre
Incluye aplicaciones en las
cuales la única función del elemento con el efecto memoria de forma es causar
movimiento o deformación. No existen demasiadas aplicaciones prácticas que
obedezcan a la restitución libre. Desde luego, no es el grupo de más
importancia industrial. Un ejemplo son las monturas de determinadas gafas,
fabricadas en aleaciones con memoria de forma, que pueden recobrar la forma
inicial sumergiéndolas en agua caliente, en caso que hayan sido accidentalmente
deformadas. Hay otro tipo de monturas de gafas que restituyen su forma, pero
aprovechando la superelasticidad además de la restitución libre, tal como
veremos en el último grupo de aplicaciones.
Restitución
forzada
Incluye aplicaciones en las
cuales se impide el cambio de forma al elemento con memoria, lo que genera una
tensión. Un ejemplo ideal sería la restitución de un anillo sobre una barra rígida.
En este caso hay parte de restitución libre antes del contacto, pero la función
primaria del elemento con memoria de forma es generar una tensión.
Los usos más importantes de este
grupo de aplicaciones de las aleaciones con memoria de forma son las juntas y
acoplamientos de todo tipo. La aplicación más importante es sin duda el
acoplamiento de tubos y tuberías. Las ventajas que presentan as aleaciones con
memoria de las forma en este campo son múltiples. Como ejemplo, sirva de dato
que el primer uso fuera del laboratorio sirvió para acoplar las tuberías del
sistema hidráulico del avión de combate Grumman F-14. Esta innovación permitía
un ahorro de espacio y una compacticidad impensables con los métodos
tradicionales, así como una gran facilidad de instalación. Más recientemente, y
aprovechando las ventajas comentadas, se ha introducido con éxito este tipo de
acoplamientos en el mundo industrial y la marina, además de generalizarse en el
que fue su campo pionero, la aviación, donde las tuberías y acoplamientos de
aleaciones basadas en el Ti representan un ahorro nada desdeñable de masa.
Asimismo, existe una gran
variedad de anillos fijadores para usos de todo tipo (ingeniería mecánica,
aplicaciones piezoeléctricas, dispositivos militares, sellos herméticos,
tecnología espacial, etc.). Su principal ventaja respecto a otros sistemas
sujetadores o acopladores como la soldadura está en la considerable menor
temperatura que debe aplicarse para formalizar la unión, lo que en muchas
aplicaciones puede ser de gran utilidad. No hay que olvidar la gran ventaja que
puede llegar a representar la reversibilidad del acoplamiento, así como la gran
resistencia a la corrosión en el caso del Ni-Ti. También es destacable el
pequeño tamaño y peso, la rapidez y facilidad de instalación, así como la gran
habilidad y resistencia a condiciones de trabajo y ambientes severos.
Otro grupo importante de
aplicaciones dentro de la restitución forzada lo forman los conectores
eléctricos y electrónicos, de los que existe una enorme variedad, que
aprovechan sus peculiares y excelentes propiedades mecánicas con unas no menos
buenas propiedades eléctricas.
Actuadores
Son también llamadas aplicaciones
productoras de trabajo, ya que todas tienen en común la generación de un movimiento contra una tensión. El caso ideal seria un alambre o muelle
que eleva una determinada masa cuando es calentado, En función de la masa, de
las características mecánicas del elemento en cuestión y del tipo de efecto
memoria de forma (simple o doble), el muelle hará que la masa baje al enfriar.
Sin embarco, en general el elemento actuador con memoria de forma trabaja
contra un muelle que le hace retornar a una determinada posición.los actuadores
se suelen dividir en dos tipos: térmicos y eléctricos. Estos últimos son
activados a través de corriente continua y se sitúan en el marco de la
competencia con servomotores, solenoides o controladores hidráulicos y
neumáticos. Respecto a los elementos a los que sustituyen, podemos decir que
son más simples de diseño, silenciosos, compactos y en general no tan caros.
Los actuadores térmicos se controlan por cambios en la temperatura ambiente y
normal mente compiten con los bimetales termostáticos. A las ventajas
comentadas que incorporan los actuadotes eléctricos hay que sumar la capacidad
de suministrar un gran movimiento brusco y repentino, con lo que la
superioridad frente a los bimetales es notable.
Existe aún un tercer tipo de
actuador, de escaso interés comercial, ya que su costo inicial es muy elevado y
la fatiga hace que su vida 110 sea viable más allá de los 1000 ciclos, además
de tener un rendimiento muy bajo (alrededor del 3 %). Nos estamos refiriendo a
los llamados motores de calor, que transforman la energía térmica en mecánica
aprovechando propiedades del efecto memoria de forma. La teoría no prevé
demasiado futuro a estos dispositivos, pero sucesivos avances en la ciencia y
tecnología de las aleaciones con memoria de forma podrían hacer de estos
motores una realidad. Además de los muelles actuadores comentados anteriormente
(que se basan en el efecto doble memoria de forma o trabajan contra otro
soporte y de los que se puede hacer un uso distinto al termostático) hay que
englobar en el grupo de actuadores un variado conjunto de dispositivos, que se
han generalizado en la auto-moción, construcción, valvulería, tecnología
espacial y militar, detección de incendios, acondicionamiento del aire,
fusibles mecánicos y eléctricos, control, robótica o biomedicina. Por su
extensión, no expondremos un comentario detallado de las aplicaciones concretas
dentro de cada campo.
Como muestra de la previsible
evolución de las aleaciones con memoria de forma, podemos comparar un automóvil
actual, en el que no hay más de un par de dispositivos basados
en el efecto memoria de forma, y un automóvil en el futuro próximo, donde los
mismos fabricantes prevén introducir actuadores térmicos y eléctricos en todos
sus sistemas básicos (hasta un numero de aplicaciones superior a veinte, que
reducirán el costo e incrementarán las prestaciones).
Aplicaciones
superelásticas
Son aplicaciones
que tienen al efecto superelástico como propiedad responsable de su funcionalidad. Son aplicaciones de
naturaleza isotérmica e implican el almacenamiento de energía potencial. Aunque
muchos sistemas AMF pueden comportarse como resortes superelásticos de grandes
prestaciones, el principal inconveniente de este grupo de utilidades es el
estrecho rango de temperaturas en el que puede ser observado el efecto
superelástico.
Los usos más importantes de este
grupo de aplicaciones de las aleaciones con memoria de forma se encuentran en
el campo de la biomedicina. La mayoría de las aplicaciones superelásticas
comparten su funcionalidad con aplicaciones de restitución o actuadoras (sirva
como ejemplo las monturas de gafas superelásticas, que además de restituir por
sí mismas pequeñas deformaciones, pueden recobrar su forma original al
calentarlas). Las aplicaciones biomédicas no son una excepción. Existe una gran
variedad de ellas y las expectativas futuras auguran un enorme incremento de
las mismas. De hecho, las innovaciones en este campo son continuas. La
biocompatibilidad del Ni-Ti, sus propiedades superelásticas, y las grandes
posibilidades que ofrece el efecto memoria de forma en un sistema eminentemente
térmico como es el cuerpo humano, hace idónea la aplicación de esta aleación
con memoria de forma. Otros sistemas como el Cu-Zn-AI no biocompatibles pueden
ser, no obstante, usados en aplicaciones biomédicas tales como dispositivos
ortopédicos, aprovechando bien la superelasticidad, la restitución o la
producción de trabajo, incluso una combinación de éstos.
Las aplicaciones biomédicas más
importantes son las placas para osteosíntesis (implantadas en fracturas de
huesos), los clavos y grapas usados en traumatología, los separadores
vertebrales, implantes de todo tipo, agujas tipo Mammalok, alambres guía de
distintos usos médicos, instrumental artroscópico, o material odontológico y de
ortodoncia, como los alambres correctores cuya característica esencial es la
superelasticidad. Destacan también en este campo en continua
expansión los stents autoexpandibles utilizados como elementos reforzantes de
arterias y venas más o menos colapsadas por pérdida de elasticidad o por la presión
externa.
Utilización de aleaciones con memoria de forma en la ingeniería del
diseño
Los modelos descriptivos del proceso de diseño generalmente hacen énfasis en la importancia de generar un concepto de solución en una etapa inicial del proceso. De esta manera quedaría reflejada la naturaleza del pensamiento en el diseño "la idea" o dicho de otra manera, quedaría enfocada la solución. Esta idea de solución inicial se somete posteriormente a un exhaustivo análisis, evaluación, mejora y desarrollo en base a diferentes criterios previamente planteados e incorporados en "la idea". Es evidente que por suerte o por desgracia, en ocasiones el análisis y la evaluación muestran fallos más o menos importantes en "la idea" siendo necesaria la rectificación o el abandono de la misma, planteándose la necesidad de generar una nueva idea y volver a comenzar el ciclo. En este nuevo ciclo, adquiere una considerable importancia la utilización de la experiencia adquirida para conducir al diseñador a lo que espera sea la dirección correcta, aunque aun sin garantía de éxito total. Si nos centramos en "la idea"
de trabajo, el diseñador crea diferentes principios de trabajo basados en
diferentes soluciones técnicas como pueden ser: soluciones basadas en
consideraciones hidráulicas, neumáticas de efecto memoria de forma...etc. A
partir de esto, se selecciona la mejor idea en base a los criterios previamente
planteados al inicio del proceso de diseño. En este punto del proceso de
diseño, el diseñador necesita realizar un análisis preliminar. Es importante
tener en cuenta que el análisis de la idea que utiliza materiales con memoria
de forma no puede llevarse a cabo sin previamente determinar las propiedades
del material, la forma y las dimensiones de la aleación seleccionada. De esta
manera para ser capaz de analizar el principio de trabajo en el cual el efecto
de memoria de forma es utilizado, el o la diseñadora, necesita incrementar
considerablemente su conocimiento de los factores que controlan el
comportamiento de las aleaciones con memoria de forma. Este hecho de una manera
clara no favorece la utilización de las aleaciones con memoria de forma en el diseño ingenieril. Para obtener la información necesaria, el
diseñador necesita recurrir a la investigación lo cual requiere un tiempo y un
coste elevados. De esta manera se le plantea al diseñador el riesgo de que la
tecnología basada en el efecto memoria de forma, no cumpla el principio de
trabajo ideado. Este hecho lleva al diseñador a evitar este riesgo utilizando
un principio de trabajo basado en una tecnología convencional, y por lo tanto a desestimar la idea de utilizar
aleaciones con memoria de forma.
Conclusión
En base a este desarrollo se plantea, la necesidad de realizar un trabajo coordinado y conjunto entre científicos e ingenieros de diseño. La idea es madurar la tecnología de las aleaciones con memoria de forma para lo cual es necesario ese esfuerzo conjunto ya comentado y que se encaminaría en las siguientes direcciones: • Estandarización de materiales con propiedades estables y seguras. Estandarización de métodos de ensayo y de unión de estos materiales. Obtención de una base de datos que abarque desde materiales hasta propiedades, pasando por los métodos de ensayo y unión. Se necesita literatura que ofrezca descripciones detalladas de desarrollo de proyectos y productos utilizando aleaciones con memoria de forma. • Reuniones, congresos que involucren a
diseñado res y metalurgistas en los que se discutan y comenten las necesidades
que faciliten el uso de las aleaciones con memoria de forma.
• Se requiere un completo abanico de
materiales disponibles que abarquen diferentes rangos de temperaturas de
transformación.
• Se requiere del conocimiento de ecuaciones
constitutivas que describan el comportamiento del material, y relacionen sus
diferentes propiedades termomecánicas. Estas ecuaciones serán utilizadas como
herramientas básicas de diseño.
• Se requiere de modelos de procedimiento de
diseño correctos en la utilización de aleaciones con memoria de forma,
• Se requiere del desarrollo de sistemas
adaptativos que midan los cambios en las propiedades del material, o del
comportamiento del producto.
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Sobre l'autor
FCO. JAVIER PEÑA ANDRÉS
Dpt materials i disseny.
Doctor en Ciències Químiques. Professor d’Elisava Escola
Superior de Disseny.
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Per això també es pretén donar a conèixer al dissenyador la problemàtica que presenten el procés d'injecció de termoplàstics i el motlle respecte del disseny de la peça. Un bon disseny serà, doncs, el que vinculi tots aquests aspectes. Les diverses taules i figures que acompanyen el text aporten les dades necessàries per iniciar-se en el disseny de peces amb material plàstic. [...]16 DISSENY, TECNOLOGIA, COMUNICACIÓ, CULTURA, 2000 JORDI FARRÉ, ENRIC SAPERAS La televisió: una finestra oberta al món? 16 DISSENY, TECNOLOGIA, COMUNICACIÓ, CULTURA, 2000 EVA PUJADAS CAPDEVILA Renovar la mirada ètica per abastar la imatge televisiva 16 DISSENY, TECNOLOGIA, COMUNICACIÓ, CULTURA, 2000 BLANCA SALA LLOPART Antropologia i arquitectura. L'apropiació de l'espai de l'habitatge 20 DESCRIPTIVA DE MATERIALS. MATERIALS EN EL PROCÉS DE DISSENY, 2002 F.J. GIL, M.P. GINEBRA, J.A. PLANELL Biomaterials És ben sabut que la Ciència i Tecnologia dels Biomaterials és una disciplina de creació molt recent. Fins al punt que encara no existeix una normativa sòlida relativa a l'avaluació de la biocompatibilitat dels biomaterials. El treball que presentem pretén introduir el concepte de biomaterial i descriure'n els tipus i les aplicacions mèdiques i quirúrgiques. Els biomaterials conformen una àrea interdisciplinària en què han d'intervenir tant enginyers mecànics i de materials com dissenya dors, biòlegs cel·lulars, metges i cirurgians. La característica que tia de complir qualsevol biomaterial és ser biocompatible. En conseqüència, analitzarem el concepte de biocompatibilitat i les tècniques habituals per avaluar-la. A continuació descriurem els tipus de materials que s'utilitzen com a biomaterials en tecnologia mèdica o bioenginyeria. Finalment, farem una descripció dels aparells o sistemes en els quals trobem aplicació de biomaterials. Aquests aparells cobreixen un espectre tan ampli que inclou tant sutures com pròtesis vasculars o ortopèdiques o fins òrgans artificials. [...]20 DESCRIPTIVA DE MATERIALS. MATERIALS EN EL PROCÉS DE DISSENY, 2002 SERGIO OLLER, EUGENIO OÑATE Predicció de vida en estructures Aquest treball és una ressenya breu sobre problema de la predicció de vida, o estudi de la durabilitat, dels materials estructurals sotmesos a accions mecàniques, tèrmiques i químiques. Aquest article està enfocat a les tècniques numèriques i ressalta la potencialitat d'aquest tipus d’eina en l’estudi d’estructures sotmeses a fenòmens altament complexos i acoblats. [...] |