• El proyecto europeo DOMMINIO ha finalizado con importantes avances en el desarrollo de sensores de última generación y gemelos digitales.

• Ahora, IMDEA Materiales se prepara para iniciar el proyecto COMPSTLAR: un paso más allá en el uso de materiales compuestos avanzados en la industria aeroespacial.

El Instituto IMDEA Materiales continuará investigando cómo mejorar los procesos de monitoreo de salud estructural en el sector aeronáutico tras la finalización del proyecto DOMMINIO.

A lo largo de los últimos cuatro años de este proyecto europeo, IMDEA Materiales ha desempeñado un papel crucial en el desarrollo de una nueva generación de sensores basados en nanotubos de carbono (CNTs).

El Instituto también ha trabajado en la tecnología necesaria para implementar gemelos digitales que permitan la detección y análisis de daños en tiempo real en componentes aeroespaciales.

En julio, DOMMINIO celebró su Final Workshop como parte de la 14ª Conferencia Internacional de la Red Europea de Ciencias Aeronáuticas (EASN).

En este evento, investigadores de todos los socios del proyecto, incluido el Dr. Davide Mocerino de IMDEA Materiales, presentaron sus avances en el diseño, fabricación y monitoreo de materiales compuestos para aplicaciones aeronáuticas.

Las líneas de investigación del Instituto se han centrado en el desarrollo de sensores avanzados y gemelos digitales.

“Un logro importante que hemos conseguido es poder objetivizar el uso de los sensores”, explicó el Prof. Carlos González, líder del grupo de investigación de Compuestos Estructurales en IMDEA Materiales.

“Eso se refiere al proceso de identificar, caracterizar y seleccionar los materiales específicos que pueden ser utilizados en el diseño y fabricación, en este caso, de sensores,” añadió.

Este proceso implica evaluar y cuantificar las propiedades físicas, químicas y eléctricas de los materiales para determinar su idoneidad en aplicaciones sensoriales específicas.

En el caso de DOMMINIO, estos sensores han sido fabricados con CNTs, lo cual representa un reto innovador en el campo de los sensores aeronáuticos. Se espera que los nanotubos permitan producir sensores más ligeros y sensibles que los materiales tradicionales.

“En el mundo de los sensores, una cosa es un material sensible, un material que reacciona, y otra es un material que siempre mide lo mismo bajo las mismas condiciones, con fiabilidad,” comentó el Prof. González.

“Imagina, por ejemplo, que tienes un sensor fabricado con un material que resulta sensible a la temperatura. Si realizas una medida hoy y mañana, pero la temperatura ambiental cambia, tienes un problema.”

“Así que, uno de los logros fundamentales del proyecto DOMMINIO es que hemos conseguido, a nivel de un cupón, entender cómo funciona el sensor. No ha sido fácil”.

Sin embargo, para comercializar esta tecnología y llevarla a nivel industrial, aún queda camino por recorrer. Ahí es donde entra en juego el nuevo proyecto COMPSTLAR, coordinado por el centro tecnológico AIMEN (también coordinador de DOMMINIO).

Este proyecto tiene entre sus objetivos recopilar datos en tiempo real de sensores de deformación basados en fibra óptica y en grafeno novedoso inducido por láser, para la evaluación y monitoreo de la salud estructural.

Con estos sensores de fibra óptica, el Prof. González y su equipo en IMDEA Materiales continuarán desarrollando su gemelo digital para proporcionar una simulación en tiempo real de componentes dañados.

El uso de una tecnología bien establecida como los sensores de fibra óptica permitirá a los investigadores avanzar más rápidamente con el gemelo digital, que depende de la precisión de los datos de los sensores para su desarrollo.

“Imagina que ocurre un impacto en un punto específico y se produce un daño”, explicó el Prof. González. “Para repararlo, hay que quitar el material dañado y colocar una pieza nueva.”

“El gemelo digital permitirá analizar la salud estructural del material no reparado de forma virtual y evaluar las reparaciones necesarias, basado en la información recibida por los sensores”.

De esta manera, los investigadores esperan optimizar el proceso de mantenimiento y reducir el desgaste de materiales.

Otro componente del proyecto será la inspección ultrasónica (IU) de materiales para la detección de daños, específicamente con el objetivo de mejorar la detectabilidad de esta técnica mediante el uso de inteligencia artificial (IA).

Esta investigación será liderada por el grupo de Procesado y Caracterización In-Situ de Materiales de IMDEA Materiales, encabezado por el Dr. Federico Sket.

«La investigación previa ha demostrado la idoneidad de combinar señales de IU con técnicas de inspección por tomografía de rayos X (XCT) e IA para aumentar la detectabilidad de la inspección por ultrasonidos», explicó el Dr. Sket.

«En COMPSTLAR, nuestro enfoque se centra en la combinación de inspección de ultrasonidos durante el procesado, post-inspección por XCT, optimización multivariante y modelos basados en IA para mejorar la detectabilidad subsuperficial de defectos y abordar las limitaciones de la tecnología existente, contribuyendo en última instancia a mejorar el control del proceso de fabricación y la reducción de defectos.»

Este proyecto ha recibido financiación del programa de investigación e innovación Horizon 2020 de la Unión Europea bajo el acuerdo de subvención n.º 101007022.