Impresión 4D de materiales inteligentes, aplicado al sector aeroespacial

Abstract

[ES] Los materiales inteligentes son aquellos que tienen la capacidad de responder y adaptarse a diferentes estímulos externos. Los principales tipos son: piezoeléctricos, que son capaces de generar una carga eléctrica como respuesta a una tensión o deformarse cuando son sometidos a una corriente; materiales con memoria de forma, que pueden recuperar su forma original cuando reciben un estímulo; magnetorreológicos, que pueden variar sus propiedades físicas (viscosidad, rigidez) en respuesta a un campo magnético externo; cromoactivos, que pueden cambiar de color en función de diversos estímulos (temperatura, luz...) y fotoactivos, que pueden emitir luz cuando incide sobre ellos radiación electromagnética. Además de estos, existen otros tipos de materiales inteligentes como los piroeléctricos, que generan una carga eléctrica frente a cambios de temperatura; los ferroeléctricos, que tienen la capacidad de modificar y retener una carga eléctrica frente a un estímulo eléctrico y los electrorreológicos, similares a los magnetorreológicos, pero en presencia de un campo eléctrico. Existen otro tipo de materiales, los metamateriales, que también se pueden considerar inteligentes ya que tienen propiedades electromagnéticas excepcionales que no se encuentran en materiales convencionales. Estos poseen la capacidad de desviar la luz alrededor de ellos y manipular las ondas electromagnéticas. Los materiales inteligentes, mediante la impresión 4D, permiten la creación de objetos con la capacidad de cambiar su forma o función como respuesta a determinados estímulos. Esto es posible gracias a la fabricación aditiva y la implementación de estos materiales en el proceso. Los materiales inteligentes tienen numerosas aplicaciones en diversos sectores como la medicina, la electrónica, la robótica o la industria automovilística. En el presente trabajo, se atenderá sobre todo a las aplicaciones en el sector aeroespacial, donde estos materiales ofrecen ventajas significativas como la mejora de la eficiencia energética y la reducción del peso. Además, se han realizado y se están llevando a cabo varios proyectos aeroespaciales que exploran el uso de materiales inteligentes, con el fin de lograr que la aviación sea más eficiente y segura.

[EN] Smart materials are those that have the ability to respond and adapt to different external stimulus. The main types are: piezoelectric, which are able to generate an electric charge in response to a voltage or deform when subjected to a current; shape memory materials, which can recover their original shape when they receive a stimulus; magnetorheological, which can vary their physical properties (viscosity, rigidity) in response to an external magnetic field; chromo-active, which can change color depending on various stimulus (temperature, light...) and photoactive, which can emit light when electromagnetic radiation strikes them. In addition to these, there are other types of smart materials, such as pyroelectrics, which generate an electric charge in response to changes in temperature; ferroelectrics, which have the ability to modify and retain an electrical charge in response to an electrical stimulus and electrorheologicals, similar to magnetorheologicals, but in the presence of an electric field. There is another type of materials, metamaterials, which can also be considered intelligent because they have exceptional electromagnetic properties not found in conventional materials. They possess the ability to deflect light around them and manipulate electromagnetic waves. Smart materials, through 4D printing, allow the creation of objects with the ability to change their shape or function in response to certain stimulus. This is possible thanks to additive manufacturing and the implementation of these materials in the process. Smart materials have numerous applications in various sectors such as medicine, electronics, robotics or the automotive industry. In the present work, the main focus will be on applications in the aerospace sector, where these materials offer significant advantages such as improved energy efficiency and weight reduction. In addition, several aerospace projects have been and are being carried out that explore the use of smart materials in order to make aviation more efficient and safer.