Objetivo y Visión
El programa de Fabricación Avanzada tiene un carácter altamente interdisciplinar, ya que abarca los campos de las aleaciones, los biomateriales, los polímeros, los materiales compuestos, los materiales nanoestructurados y los materiales energéticos, e implica tanto trabajos experimentales como computacionales. El objetivo de este programa es mejorar la calidad, la productividad, la rentabilidad y la sostenibilidad de los paradigmas de fabricación actuales, así como concebir y desarrollar nuevas técnicas de fabricación híbridas que permitan la comercialización de productos emergentes en los sectores del transporte, biomédico, energético, de la automoción y otros sectores industriales. En este contexto, la innovación y el desarrollo se basan en un profundo conocimiento de los fenómenos físicos y químicos que influyen en los procesos
de fabricación. Un aspecto clave 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 en la modelización de las interacciones entre las herramientas y los materiales. Los conocimientos fundamentales obtenidos se complementan con técnicas de caracterización de vanguardia necesarias para supervisar la calidad de los productos fabricados, incluyendo la microestructura y las propiedades mecánicas y funcionales.d
PRINCIPALES LÍNES DE INVESTIGACIÓN
- Ensayos virtuales de materiales compuestos estructurales y análisis del efecto de los defectos de fabricación sobre el rendimiento estructural.
- Procesado virtual de materiales compuestos estructurales, incluyendo conformado en caliente y procesos fuera de autoclave como inyección, infusión y moldeo por compresión. Desarrollo de modelos sustitutos (surrogate models) y modelos de orden reducido basados en simulaciones multifísicas para procesos de fabricación.
- Aplicación de técnicas de inteligencia artificial a la fabricación. Gemelos digitales para procesos de fabricación. Detección inteligente de defectos mediante sensores, incluyendo el control activo de los sistemas de fabricación.
- Monitorización de la salud estructural (SHM) mediante sensores integrados con hilos de nanotubos de carbono (CNT) y modelos automatizados de detección de daños basados en inteligencia artificial.
- Diseño de materiales y procesos químicos guiados por inteligencia artificial.
- Curado asistido por corriente eléctrica para uniones y reparaciones.
- Materiales compuestos multifuncionales para aplicaciones estructurales y de almacenamiento de energía.
- Termodinámica computacional de alto rendimiento para la selección y evaluación de aleaciones multicomponente.
- Ensamblaje en fase gaseosa de láminas continuas y fibras de nanotubos de carbono (CNT) y nanohilos inorgánicos (Si, SiC y óxidos metálicos, MOx).
- Integración de estos nanomateriales en electrodos y materiales compuestos.
- Preparación de dispersiones estables de nanohilos para el procesamiento por vía húmeda de dispositivos optoelectrónicos.
- Recubrimientos y funcionalización de materiales para aplicaciones biológicas.
- Prototipado rápido de aleaciones y fabricación de bibliotecas masivas de aleaciones para la evaluación acelerada de sus propiedades.
- Optimización de procesos de fundición.
- Desarrollo de nuevos procesos termomecánicos y rutas de pulvimetalurgia mediante aleado mecánico y atomización por gas en condiciones no oxidantes.
- Consolidación mediante sinterización asistida por campo eléctrico y mediante procesos convencionales de prensado y sinterización.
- Moldeo por inyección de polvos (Powder Injection Moulding, PIM).
- Modelización multiescala, por ejemplo mediante métodos de campo de fase (phase-field), de la formación y evolución de la microestructura durante la solidificación y el procesamiento en estado sólido.
- Materiales metálicos, incluyendo el diseño, la fabricación y la caracterización de polvos.
- Materiales compuestos, polímeros, fibras recicladas y materiales híbridos.
- Materiales compuestos de PLA reforzados con nanopartículas de Mg, Zn o fosfatos de calcio (CaP), así como con hilos metálicos continuos.
- Desarrollo de filamentos termoplásticos funcionales para impresión 3D: ignífugos, conductores térmicos, biodegradables, reforzados, conductores eléctricos, entre otros.
- Diseño de metamateriales impresos en 3D basado en datos.
- Implantes personalizados fabricados con nuevas aleaciones biocompatibles.
- Estereolitografía, incluyendo la síntesis y caracterización de resinas.
- Impresión 3D de biomateriales y bioimpresión mediante técnicas basadas en extrusión.
- Simulación predictiva.
- Monitorización in situ.
- Tratamiento superficial y caracterización.