Diseño de metamateriales programables utilizando Teoría de Helicoides y actuación electromagnética

U.T.N. PID2020 código AMUTICO0007819TC

Datos del proyecto (2020)

Director: Dr. Ing. Martín Pucheta

Codirector: Dr. Ing. David Gaydou

Fecha de inicio y fin: 01/01/2020 al 31/12/2021

Integrantes: Dr. Ing. Guillermo Steiner, Ing. Alejandro Gastón Gallardo (Becario doctoral CONICET)

Becarios 2020: Rodrigo Gonzalez (Rectorado, alumno), Stefano Fantín (CiN, alumno), Ing. Juan Bernad (BINID)

Becarios 2021: Ing. Rodrigo Gonzalez (BINID), Matías Bertorello (SAE), Ulises Aliendo (Rectorado)

Plan de investigación

Los metamateriales son materiales diseñados por el hombre para satisfacer necesidades específicas, en general, propiedades que no pueden obtenerse de materiales obtenidos por mezcla de componentes formando un continuo. Así como los materiales compuestos y reforzados por fibras han tenido su gran impacto, por su resistencia en direcciones predilectas y su bajo peso, los metamateriales están teniendo un gran impacto en las áreas más diversas de la industria y la biomedicina, por lograse bajo peso, alta rigidez y propiedades poco intuitivas como, por ejemplo, módulo de Poisson negativo. En este proyecto se propone aplicar el formalismo del álgebra de helicoides para diseñar submecanismos de volúmenes elementales representativos (VER) de metamateriales periódicos, es decir, con estructura repetitiva. La propuesta basada en helicoides permite conocer, al igual que en los mecanismos flexibles de precisión, la dimensión del espacio de movimiento de ciertos cuerpos guiados. A la vez se propone incorporar actuadores electromagnéticos en ciertos elementos del VER para deformarlos localizadamente y en forma programada para lograr una tarea cinemática específica para el conjunto. Para proceder a resolver la combinatoria de los posibles elementos se utilizará una representación de grafos para las estructuras y para las restricciones impuestas por los elementos flexores. Con este enfoque se espera obtener una gran cantidad de soluciones intuitivas y simples que deben explorarse antes de proceder con complejos métodos de optimización topológica. Entre otras posibles aplicaciones de impacto social, se experimentará en el diseño de superficies deformables de actuación electromagnética para paneles táctiles programables con código Braille para personas no videntes. Para ello será necesario también iniciar estudios que contemplen normativas de riesgo eléctrico sobre personas.

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