El investigador visitante Dr. Douglas Spearot espera que su colaboración con IMDEA Materiales dé lugar a técnicas de simulación mejoradas para predecir la plasticidad y la evolución de la microestructura en metales, lo que supondrá beneficios clave para las industrias aeronáutica y del automóvil. 

El Dr. Spearot se incorporára a IMDEA Materiales durante 9 meses desde la Universidad de Florida (USA). Su tiempo en el Instituto ha sido posible gracias al programa María de Maeztu, financiado por el Ministerio de Ciencia e Innovación, con el objetivo de mejorar la calidad y el impacto de la investigación realizada en España.

Durante su estancia, el Dr. Spearot trabajará con el grupo Bio/Química/Mecánica de Materiales del Instituto, dirigido por el Profesor Javier Llorca, y con el grupo de Modelado y Simulación del Procesado de Materiales, dirigido por el Dr. Damien Tourret.

Un componente central de la investigación del Dr. Spearot es el avance en el campo de la Dinámica de Dislocación Discreta (DDD), una técnica de simulación que permite modelar la deformación plástica en una escala de longitud pequeña. La plasticidad es la capacidad de un material sólido de deformarse permanentemente sin fracturarse.

 «La principal aplicación de esta investigación es poder desarrollar modelos más fieles de la plasticidad de los metales», explicó el Dr. Spearot. «Hay muchas industrias, como la aeroespacial o la del automóvil, que utilizan modelos de plasticidad metálica en sus diseños».

«Ahora, esos modelos se construyen a partir de un montón de supuestos que podrían no ser extrapolables a situaciones más complicadas o a nuevos materiales».

«Por lo tanto, nuestro objetivo final es poder ofrecer simulaciones más fieles y basadas en la física de la plasticidad metálica para que la industria disponga de mejores herramientas para sus procesos de diseño».

Antes de asumir su actual cargo en la Universidad de Florida hace siete años, el Dr. Spearot fue profesor del Departamento de Ingeniería Mecánica y miembro del Instituto de Nanociencia e Ingeniería de la Universidad de Arkansas desde 2005 hasta 2015.

Durante su estancia en IMDEA Materiales, el Dr. Spearot también participará en el desarrollo y el uso de técnicas de simulación atomística con un enfoque particular en el comportamiento de las interfaces sólido-líquido.

Este trabajo, comenta el Dr. Spearot, enlaza con las investigaciones de IMDEA Materiales en la mejora de las técnicas de fabricación aditiva de metales.

«En la fabricación aditiva de metales, a menudo se dan situaciones en las que hay regiones de material fundido y regiones de material solidificado, entre las cuales hay una interfaz entre esos estados sólido y líquido», señala el Dr. Spearot. «Las propiedades de esa interfaz son muy difíciles de determinar mediante técnicas experimentales.”

«Lo que pienso hacer es utilizar simulaciones atomísticas para estudiar las propiedades de esta interfaz, de modo que el Dr. Tourret y su grupo puedan introducir esos datos en sus modelos y obtengam simulaciones más predictivas de los procesos de fabricación aditiva».

El Dr. Spearot, por su parte, mostró la esperanza de que su estancia de nueve meses en IMDEA Materiales sea sólo el primer paso de una colaboración a largo plazo entre IMDEA Materiales y la Universidad de Florida que, entre otras cosas, pueda dar lugar a intercambios de estudiantes de doctorado entre ambas instituciones.

El Dr. Spearot es uno de los investigadores de IMDEA Materiales que ha podido beneficiarse de la financiación a través de los distintos programas María de Maeztu, que también incluyen los Doctorados Internacionales y su Programa de Movilidad.