Programas de investigación

Como resultado de un alto grado de colaboración interna, cada grupo de investigación en el Instituto IMDEA Materiales participa en varios de nuestros programas de investigación. Liderados por el talento de nuestros investigadores, los programas de investigación combinan investigación fundamental orientada de vanguardia en temas que se encuentran en las fronteras del conocimiento, con investigación aplicada que abarca los intereses a medio plazo de nuestros socios industriales para proporcionarles liderazgo tecnológico a largo plazo.

Nuevos Materiales

El programa sobre Nuevos Materiales combina la experiencia en el diseño y la síntesis de bloques de construcción nano y moleculares con su integración en materiales y dispositivos macroscópicos, en el desarrollo de soluciones para compuestos estructurales de alto rendimiento con capacidades multifuncionales mejoradas, como la resistencia térmica, eléctrica y al fuego, y en la exploración de la relación procesamiento-estructura-propiedades, con especial énfasis en el papel de la microestructura en la respuesta mecánica a todas las escalas de longitud. Este grupo interdisciplinar de investigadores está formado por químicos, físicos e ingenieros (químicos, de materiales, mecánicos y aeronáuticos) que realizan tanto investigación fundamental como aplicada mediante una estrecha colaboración con empresas de los sectores del transporte, aeroespacial, energético, de seguridad y biomédico. Las instalaciones de investigación incluyen equipos de última generación para la síntesis, el procesamiento, la fabricación, la caracterización estructural/material y las propiedades de los materiales.

Fabricación Avanzada

El programa de Fabricación Avanzada es de naturaleza altamente interdisciplinaria y abarca los campos de las aleaciones, los biomateriales, los polímeros, los materiales compuestos y los materiales energéticos, e implica esfuerzos tanto experimentales como computacionales. El objetivo de este programa es mejorar la calidad, la productividad, la rentabilidad y la sostenibilidad de los actuales paradigmas de fabricación, así como concebir y desarrollar nuevas técnicas de fabricación híbrida que permitan la realización comercial de productos emergentes en los sectores aeroespacial, biomédico, energético, automovilístico y otros sectores industriales.

La innovación y el desarrollo de procesos unitarios eficaces se derivan de la comprensión de los fenómenos físicos y químicos que influyen en los procesos de fabricación. Por lo tanto, una parte fundamental de este programa consiste en la creación y el desarrollo de modelos basados en la Inteligencia Artificial (IA) para predecir las rutas de fabricación óptimas y la calidad de los productos fabricados, así como la modelización y la comprensión de las interacciones herramienta-material. Estos conocimientos fundamentales se complementan con las técnicas de caracterización más avanzadas necesarias para controlar la calidad de los productos fabricados, incluida su (micro)estructura y sus propiedades mecánicas y funcionales.

Ingeniería Computacional Integrada de Materiales

El programa de investigación sobre Ingeniería Computacional Integrada de Materiales (ICME) tiene por objeto integrar todas las herramientas de simulación disponibles en estrategias de modelización multiescala capaces de simular el procesamiento, la microestructura, las propiedades y el rendimiento de los materiales de ingeniería, de modo que puedan diseñarse, probarse y optimizarse nuevos materiales antes de fabricarlos realmente en el laboratorio. El programa se centra en la ingeniería de materiales, es decir, en comprender cómo se desarrolla la microestructura de los materiales durante el procesamiento (procesamiento virtual), la relación entre la microestructura y las propiedades (pruebas virtuales) y cómo optimizar los materiales para una aplicación determinada (diseño virtual). Además, los experimentos son también una parte integral del programa de investigación para la calibración y validación de los modelos a diferentes escalas de longitud y tiempo. Los conocimientos de los investigadores del programa abarcan una amplia gama de técnicas de simulación a diferentes escalas (electrónica, atomística, mesoscópica y continua) y cuentan con el apoyo de un clúster informático de alto rendimiento.

Caracterización Multiescala de Materiales y Procesos

El progreso en el desarrollo de nuevos materiales y métodos de procesamiento sólo puede provenir de una comprensión profunda de la microestructura del material en cuestión, su evolución durante el procesamiento o la operación de servicio, y su influencia en las propiedades relevantes para el propósito que fue diseñado. Dado que las características microestructurales que determinan el comportamiento del material suelen abarcar varias escalas de longitud (por ejemplo, desde la distribución macroscópica de los defectos hasta los precipitados a escala nanométrica en el caso de las aleaciones metálicas), esta comprensión sólo puede provenir de técnicas avanzadas de caracterización en 4D, capaces de determinar la evolución de la microestructura tridimensional a lo largo del tiempo en diferentes escalas de longitud (de ahí el nombre 4D). Este es precisamente el objetivo de este programa, es decir, comprender la distribución y la evolución de la microestructura y los defectos en los materiales avanzados durante el procesamiento y el servicio utilizando técnicas de caracterización avanzadas.