APRÈN. Portal de la producció docent del professorat de la UPC

En la injecció de plàstic, un dels components més importants és el motlle. Aquest pot estar fet per diversos materials, principalment es fabriquen d'acer pel seu baix cost, però solen tenir baixa conductivitat tèrmica. Rovalma S. A. és una empresa que proveeix acers convencionals i els seus propis acers d'alt rendiment. Ha aconseguit fabricar acers d'alta conductivitat tèrmica fins a 60 W/m·K amb bones propietats mecàniques. Aquest treball es basa en seguir aquesta via d'investigació amb l'objectiu de realitzar les primeres proves i caracteritzacions de provetes fabricades a partir d'un forn de fusió. Per dur a terme aquest estudi, s'han d'obtenir mostres de materials coneguts i comprovar que es poden elaborar provetes acceptables. Un cop verificat, es modifica la composició per veure alguns efectes de certs elements que són interessants pels acers a desenvolupar. Finalment, es repeteixen les fusions per veure si es té la capacitat de reproduir els mateixos resultats. Per complementar aquest estudi, es fan unes primeres simulacions d'algun material fabricat utilitzant Thermo-Calc per considerar fins on arriba la predicció d'aquest software; amb l'objectiu d'utilitzar-ho en un futur per optimitzar el procés de desenvolupament d'un nou material. Els resultats mostren que es poden aconseguir provetes ben foses amb porositats de nivell microscòpic. Per tant, s'han dut a terme diverses modificacions de la composició inicial i s'han caracteritzat. No obstant això, ha faltat fondre més provetes per demostrar la reproductibilitat i analitzar-les per confirmar alguns efectes observats. I pel que fa a la simulació, s'ha arribat solament a fer un petit estudi de carburs presents en un dels acers fabricats. Finalment, es conclou l'efecte del bor i el manganès i s'han obert noves qüestions a estudiar. També s'han considerat diverses millores en el procés de desenvolupament d'un nou material.

En la inyección de plástico, uno de los componentes más importantes es el molde. Este puede estar hecho por diferentes materiales, principalmente se fabrican de acero por su bajo coste pero suelen tener baja conductividad térmica. Rovalma S. A. es una empresa que provee aceros convencionales i sus propios aceros de alto rendimiento. Ha llegado a fabricar aceros de alta conductividad térmica hasta 60 W/m·K con buenas propiedades mecánicas. Este trabajo se basa en seguir esta vía de investigación con el objetivo de realizar las primeras pruebas y caracterizaciones de probetas fabricadas con un horno de fusión. Para hacer este estudio, se han de obtener muestras de materiales conocidos y comprobar que se pueden elaborar probetas aceptables. Una vez verificadas, se modifica la composición para ver algunos efectos de ciertos elementos que son interesantes para los aceros a desarrollar. Finalmente, se repiten las fusiones para ver si se tiene la capacidad de reproducir los mismos resultados. Para complementar este estudio, se harán unas primeras simulaciones de uno de los materiales fabricados utilizando Thermo-Calc para considerar hasta donde se puede llegar a predecir con este software; con el objetivo de utilizarlo en un futuro para optimizar el proceso de desarrollo de un nuevo material. Los resultados muestran que se pueden obtener probetas bien fundidas con porosidades de escala microscópica. Por lo tanto, se han realizado diferentes modificaciones de la composición inicial y se han caracterizado. No obstante, ha faltado fundir más probetas para demostrar la reproducibilidad y analizarlas para confirmar algunos efectos observados. Por el lado de la simulación, se ha llegado solamente a realizar un pequeño estudio de carburos presentes en uno de los aceros fabricados. Finalmente, se concluye los efectos del boro y el manganeso y se han abierto nuevas cuestiones a estudiar. También se han considerado diferentes mejoras en el proceso de desarrollo de un nuevo material.

En aquest estudi, es busca simular la microestructura del metall dur WC-Co, considerant l'orientació dels grans i l'anisotropia del WC. Per a això, és necessari crear una malla del material amb cada gra identificat de manera independent i, a més, afegir un comportament anisotròpic al model utilitzat en la simulació. Partim d'imatges obtingudes mitjançant FIB/SEM (Focused Ion Beam/Microscopi electrònic de rastreig) i analitzades per EBSD (Difracció d'Electrons Retrodispersats) de dos graus diferents. Cada grau del material es caracteritza per a comprovar que la reconstrucció s'hagi fet correctament. Utilitzem la base del model de microplans M7WC per a simular la geometria, afegint-li anisotropia a diversos dels seus paràmetres i ajustant-los a les dades experimentals. S'aconsegueix caracteritzar correctament cada grau i, per tant, es valida la reconstrucció. A més, s'afegeix anisotropia al model M7WC i s'ajusta a les dades experimentals per a controlar l'orientació dels grans. Finalment, es genera una malla a partir de la reconstrucció per a simular diferents sol·licitacions mecàniques en la microestructura. S'utilitza el model M7WC amb l'anisotropia implementada i amb la possibilitat de controlar l'orientació de cada gra.

En este estudio, se busca simular la microestructura del metal duro WC-Co, considerando la orientación de los granos y la anisotropía del WC. Para ello, es necesario crear una malla del material con cada grano identificado de forma independiente y, además, añadir un comportamiento anisotrópico al modelo utilizado en la simulación. Partimos de imágenes obtenidas mediante FIB/SEM (Focused Ion Beam/Microscopio Electrónico de Barrido) y analizadas por EBSD (Difracción de Electrones Retrodispersados) de dos grados distintos. Cada grado del material se caracteriza para comprobar que la reconstrucción se haya hecho correctamente. Utilizamos la base del modelo de microplanos M7WC para simular la geometría, añadiéndole anisotropía a varios de sus parámetros y ajustándolos a los datos experimentales. Se logra caracterizar correctamente cada grado y, por lo tanto, se valida la reconstrucción. Además, se añade anisotropía al modelo M7WC y se ajusta a los datos experimentales para controlar la orientación de los granos. Finalmente, se genera una malla a partir de la reconstrucción para simular distintas solicitaciones mecánicas en la microestructura. Se utiliza el modelo M7WC con la anisotropía implementada y con la posibilidad de controlar la orientación de cada grano.

La còrnia és la primera lent a través de la qual passa la llum i que forma una imatge a la retina per ser interpretada en el cervell, per tant qualsevol imperfecció o deformació en la seva superfície resulta en la distorsió de la forma en que es percep l'entorn. Els topògrafs corneals són eines que permeten caracteritzar la forma de la còrnia eficaçment de forma no invasiva. No obstant, presenten dos grans inconvenients, es seves dimensions i el cost elevat, fan impossible que arribin a la població. MoCoTo (Mobile Corneal Topographer) és el prototip de topògraf corneal mòbil que vol apropar aquesta tècnica a les òptiques per tal de poder adaptar les lents de contacte a cada pacient en particular i corregir els defectes òptics provocats per la còrnia. El producte és un add-on, un element perifèric a un dispositiu que en permet ampliar les funcionalitats, per aquest cas és en forma de carcassa de smartphone. Per tal de validar aquest prototip, s'ha desenvolupat un codi que a través de la distorsió d'un patró de punts reflectit en una superfície en detecta la curvatura i, reconstruint la imatge utilitzant polinomis de Zernike, s'aconsegueix una topografia d'aquesta en pocs segons.

La córnea es la primera lente a través de la cual pasa la luz que interpreta nuestro cerebro, por lo tanto, cualquier imperfección o deformación en la superficie de esta resulta en la distorsión de la forma en la que se percibe el entorno. Los topógrafos corneales son herramientas que permiten caracterizar la forma de la córnea eficazmente de forma no destructiva. No obstante, presentan dos grandes inconvenientes: sus dimensiones y coste elevado hacen imposible que lleguen a la población si no es a través de la consulta del oftalmólogo. MoCoTo (Mobile Corneal Topographer) es el prototipo de topógrafo corneal móvil que quiere acercar esta técnica a las ópticas para poder adaptar las lentes de contacto a cada paciente en particular y corregir los defectos ópticos provocados por la córnea. El producto es de clase add-on en forma de carcasa de smartphone. Para validar este prototipo, se ha desarrollado un código que a través de la distorsión de un patrón de puntos reflectado en la una superficie se detecta la curvatura y, reconstruyendo la imagen utilizando polinomios de Zernike, se consigue una topografía de ésta en pocos segundos.