Aprèn - Departamento de Ciencia e Ingeniería de Materiales

Departamento de Ciencia e Ingeniería de Materiales

Nombre

Departamento de Ciencia e Ingeniería de Materiales

Tipo

Departamento

Siglas

CEM

Dirección

Campus Diagonal-Besòs - Edif. DBI Avda. Eduard Maristany, 16 08019 Barcelona

Localidad

Barcelona

URL

http://www.upc.edu/cmem/

RSS

Profesorado participante

Contenido docente

Overview of the satellite validation and verification segment in Catalonia's New Space ecosystem

Trabajo final de grado

Gonzalez Armenteras, Andreu

Tutor/a - Director/a: Salán Ballesteros, Maria Núria; Sureda Anfres, Miquel

Fecha de publicación: 2025

Escuela Superior de Ingenierías Industrial, Aeroespacial y Audiovisual de Terrassa (ESEIAAT)

Acceso al texto completo

Desenvolupament d'un mètode de tinció radioopaca per a l'avaluació in vitro de biomaterials 3D

Trabajo final de grado

Martinez Queralto, Aina

Tutor/a - Director/a: Buxadera Palomero, Judit; Vilella i Crosas, Tània

Fecha de publicación: 2025

Escuela de Ingeniería de Barcelona Este (EEBE)

Ver detalle Acceso al texto completo

L'objectiu principal d'aquest projecte és desenvolupar un mètode radioopac per detectar cèl·lules en biomaterials 3D. La recerca d'enginyeria de teixits és actualment molt rellevant, ja que permet reparar, substituir i regenerar teixits danyats. En aquest context, els biomaterials són fonamentals, perquè proporcionen suport estructural i funcional per promoure la regeneració, aquests materials s'anomenen bastides. En aquest estudi s'han analitzat quatre tipus de bastides; de titani, de Hidrogel, d' α – TCP i de PEGDA. Aquestes bastides s'han cultivat amb cèl·lules SaOS -2 i BaSO4 , amb l'objectiu d'observar les cèl·lules tenyides mitjançant la Microtomografia Computada. Per verificar si les imatges obtingudes mostren realment cèl·lules tenyides amb BaSO4 i no simplement concentracions d'aquest compost, s'han dut a terme tres test in vitro, que son el PrestoBlue, per saber la viabilitat de les cèl·lules, la Microscòpia Confocal per observar l'adhesió cel·lular en els biomaterials i per últim per veure com és la superfície d'aquest, s'utilitza la Microscòpia Electrònica d'Escombratge. Els resultats han permès concloure que el BaSO4 només funciona adequadament com a agent de contrast amb el titani, i en grau més baix amb l'α – TCP. En canvi no mostra bons resultats amb el PEGDA ja que el BaSO4 no es manté adherit a les cèl·lules en aquest material. Amb l'Hidrogel tampoc s'observen resultats positius ja que aquest es desintegra amb el medi aquós. Per tant, es conclou que el BaSO4 no és un agent de contrast eficaç per detectar cèl·lules en tots els biomaterials analitzats.

El objetivo principal de este proyecto es desarrollar un método radiopaco para detectar células en biomateriales 3D. La investigación de ingeniería de tejidos es actualmente muy relevante, puesto que permite reparar, sustituir y regenerar tejidos dañados. En este contexto, los biomateriales son fundamentales, porque proporcionan apoyo estructural y funcional para promover la regeneración, estos materiales se denominan andamios. En este estudio se han analizado cuatro tipos de andamios; de titanio, de Hidrogel, de α – TCP y de PEGDA. Estos andamios se han cultivado con células SaOS-2 y sulfato de bario, con el objetivo de observar las células teñidas mediante la Microtomografía Computada. Para verificar si las imágenes obtenidas muestran realmente células teñidas con sulfato de bario y no simplemente concentraciones de este compuesto, se han llevado a cabo tres test in vitro, que son el PrestoBlue, para saber la viabilidad de las células, la Microscopía Confocal para observar la adhesión celular de los biomateriales y por último para ver cómo es la superficie de estos, se utiliza la Microscopía Electrónica de Barrido. Los resultados han permitido concluir que el sulfato de bario solo funciona adecuadamente como agente de contraste con el titanio, y en grado más bajo con el α – TCP. En cambio, no muestra buenos resultados con el PEGDA puesto que el sulfato de bario no se mantiene adherido a las células del biomaterial. Con el Hidrogel tampoco se observan resultados positivos puesto que este se desintegra durante las pruebas. Por lo tanto, se concluye que el sulfato de bario no es un agente de contraste eficaz para detectar células en todos los biomateriales analizados.

The main objective of this project is to develop a radiopaque method to detect cells in 3D biomaterials. Tissue engineering research is currently very relevant, as it enables the repair, replacement and regeneration of damaged tissues. In this context, biomaterials are fundamental, because they provide structural and functional support to promote regeneration, these materials are called scaffolds. In this study, four types of scaffolds have been analysed; titanium, Hydrogel, α-TCP and PEGDA. These scaffolds were cultured with SaOS-2 cells and barium sulphate, in order to observe the stained cells by Computed Microtomography. To verify if the images obtained really show cells stained with barium sulphate and not simply concentrations of this compound, three in vitro tests have been carried out, namely PrestoBlue, to know the viability of the cells, Confocal Microscopy to observe the cell adhesion of the biomaterials and finally to see what the surface of the biomaterial looks like, Scanning Electron Microscopy is used. The results have allowed us to conclude that barium sulfate only works adequately as a contrast agent with titanium, and to a lesser extent with α-TCP. However, it does not show good results with PEGDA since the barium sulfate does not maintain adhere to the cells of the biomaterial. Similarly, no positive results are observed with Hydrogel, as it disintegrates during testing. Therefore, it is concluded that Barium Sulphate is not an effective contrast agent for detecting cells in all biomaterials tested.

3D-Printed bioinspired stainless steel obtained by laserpowder bed fusion

Projecte Final de Màster Oficial

Nemmour, Rayan

Tutor/a - Director/a: Muñoz Bolaños, Jairo Alberto

Fecha de publicación: 2025

Escuela de Ingeniería de Barcelona Este (EEBE)

Ver detalle Acceso al texto completo

L´objectiu d´aquest projecte és fabricar materials metàl·lics heterogenis mitjançant impressió 3D, més concretament mitjançant deposició directa d´energia (DED). Per això, es van utilitzar filferros de coure i acer inoxidable com a matèries primeres per tal de fabricar mostres de coure pur i acer inoxidable pur, però també multicapes de 5 i 9 capes. L'objectiu dels materials metàl·lics heterogenis és produir variacions brutals de la microestructura per obtenir canvis dràstics a les propietats mecàniques. L'interès d'aquest camp força recent rau en el fet que contraresta la disjuntiva entre resistència i ductilitat que solen presentar els materials metàl·lics homogenis convencionals, cosa que permet obtenir propietats mecàniques extraordinàries i sense precedents. Per investigar aquests canvis, però també la viabilitat d'aquests materials mitjançant impressió 3D, es van dur a terme proves de caracterització, com ara mesuraments de duresa Vickers, difracció de retrodispersió d'electrons i assaigs de tracció. Gràcies a la creació de mapes de duresa i perfils de duresa al llarg de l'espessor de les mostres, es va comprovar que la duresa del coure a les multicapes augmentava en comparació amb la mostra pura del 40 al 60%, amb valors sovint superiors a 90 HV. A més, es va verificar que la transició de duresa era molt brutal, per exemple, de 90 HV a 170 HV en una distància de 10 µm, cosa que conduïa al canvi dràstic de les propietats mecàniques requerides per als materials metàl·lics heterogenis. A continuació, es va dur a terme una anàlisi microestructural mitjançant difracció de retrodispersió d'electrons que va mostrar canvis en la mida i l'orientació del gra a la interfície de les multicapes. Això és degut probablement al propi procés de fabricació additiva, que crea llacunes de fusió en què cada fase es pot difondre entre si, cosa que explica les irregularitats de la microestructura al límit de la zona.

El objetivo de este proyecto es fabricar materiales metálicos heterogéneos mediante impresión 3D, más concretamente mediante deposición directa de energía (DED). Para ello, se utilizaron alambres de cobre y acero inoxidable como materias primas con el fin de fabricar muestras de cobre puro y acero inoxidable puro, pero también multicapas de 5 y 9 capas. El objetivo de los materiales metálicos heterogéneos es producir variaciones brutales de la microestructura para obtener cambios drásticos en las propiedades mecánicas. El interés de este campo bastante reciente radica en que contrarresta la disyuntiva entre resistencia y ductilidad que suelen presentar los materiales metálicos homogéneos convencionales, lo que permite obtener propiedades mecánicas extraordinarias y sin precedentes. Para investigar estos cambios, pero también la viabilidad de estos materiales mediante impresión 3D, se llevaron a cabo pruebas de caracterización, como mediciones de dureza Vickers, difracción de retrodispersión de electrones y ensayos de tracción. Gracias a la creación de mapas de dureza y perfiles de dureza a lo largo del espesor de las muestras, se comprobó que la dureza del cobre en las multicapas aumentaba en comparación con la muestra pura del 40 al 60%, con valores a menudo superiores a 90 HV. Además, se verificó que la transición de dureza era muy brutal, por ejemplo, de 90 HV a 170 HV en una distancia de 10µm, lo que conducía al cambio drástico de las propiedades mecánicas requeridas para los materiales metálicos heterogéneos. A continuación, se llevó a cabo un análisis microestructural mediante difracción de retrodispersión de electrones que mostró cambios en el tamaño y la orientación del grano en la interfaz de las multicapas. Esto se debe probablemente al propio proceso de fabricación aditiva, que crea lagunas de fusión en las que cada fase puede difundirse entre sí, lo que explica las irregularidades de la microestructura en el límite de la zona.

The aim of this project is to manufacture heterogeneous metallic materials by 3D-printing, more specifically Direct Energy Deposition (DED). To do so, copper and stainless steel wires were used as raw materials in order to manufacture pure copper and pure stainless steel sample, but also multi-layers made of 5 and 9 layers. The purpose of heterogeneous metallic materials is to produce brutal variations of microstructure in order to get dramatic changes in mechanical properties. The interest of this quite recent field is that it counters the strength-ductility trade-off often encountered for conventional homogeneous metallic materials, giving unprecedented and outstanding mechanical properties. To investigate these changes but also the feasibility of these materials by 3D-printing, characterization tests were conducted such as Vickers hardness measurements, Electron Backscatter Diffraction and tensile tests. Thanks to the creation of hardness maps and hardness profiles along the thickness of the samples, it was found that the hardness of copper in the multilayers was increased compared to the pure sample from 40 to 60% with values often higher than 90 HV. Moreover, it was verified that the transition of hardness was very brutal, for example from 90 HV to 170 HV in a distance of 10µm, leading to the dramatic change in mechanical properties required for heterogeneous metallic materials. Then, microstructural analysis was led by means of electron backscattering diffraction and showed change in the grain size and orientation at the interface of the multi-layers. This is probably due to the additive manufacturing process himself creating melt pools where each phase can diffuse in each other and then explain the irregularities in the microstructure at the zone boundary.

Assessment of surface integrity of cemented carbides in terms of brittle index at different length scales

Projecte Final de Màster Oficial

Gamp, Tom

Tutor/a - Director/a: Ramírez Sandoval, Giselle; Llanes Pitarch, Luis Miguel

Fecha de publicación: 2025

Escuela de Ingeniería de Barcelona Este (EEBE)

Acceso al texto completo

3D printing and characterization of stainless steel and copper alloy made by DED technology

Projecte Final de Màster Oficial

Abah Edima, Eva

Tutor/a - Director/a: Barriobero Vila, Pere; Cabrera Marrero, José M.

Fecha de publicación: 2025

Escuela de Ingeniería de Barcelona Este (EEBE)

Ver detalle Acceso al texto completo

Surface and hydrogel modifications of biodegradable Zn alloys for medical applications

Projecte Final de Màster Oficial

Di Meo, Matteo

Tutor/a - Director/a: Pegueroles Neyra, Marta; Tampieri, Francesco

Fecha de publicación: 2025

Escuela de Ingeniería de Barcelona Este (EEBE)

Acceso al texto completo

The effect of rolling process on microstructure and mechanical properties of ZN/CA/MN

Projecte Final de Màster Oficial

Benedic, Solenn

Tutor/a - Director/a: Fatemi, Seyed Mahmood; Cabrera Marrero, José M.

Fecha de publicación: 2025

Escuela de Ingeniería de Barcelona Este (EEBE)

Ver detalle Acceso al texto completo

Les aliatges de zinc biodegradables, com el Zn-0,5Ca-0,5Mn, són prometedors per a implants biomèdics temporals, però requereixen una millora de les propietats mecàniques. Aquest estudi examina els efectes del laminat en fred (reducció del gruix del 30%, 60% i 80%) en la microestructura i el comportament mecànic de l'aliatge. L'anàlisi microestructural va revelar un augment de la recristal·lització dinàmica (del 66% al 96%) i un refinament del gra (de 12,8 μm a 1,9 μm). La macla inicialment va augmentar però després va disminuir amb més laminació. Les partícules de CaZn13 es van fragmentar, afavorint el refinament del gra, mentre que les partícules de MnZn13 es van mantenir estables. La textura va evolucionar d'una textura basal en forma d'anell a un nou alineament basal. El laminat va millorar la resistència al límit elàstic i la ductilitat, arribant a un 91% després d'un 80% de laminació, tot i que la isotropia en l'allargament es va deteriorar. L'anàlisi del factor de Schmid i la distribució de la mida del gra van explicar aquests canvis mecànics.

Las aleaciones de zinc biodegradables, como la Zn-0,5Ca-0,5Mn, son prometedoras para implantes biomédicos temporales, pero requieren una mejora en sus propiedades mecánicas. Este estudio analiza los efectos del laminado en frío (reducción de espesor del 30%, 60% y 80%) en la microestructura y el comportamiento mecánico de la aleación. El análisis microestructural reveló un aumento de la recristalización dinámica (del 66% al 96%) y un refinamiento del grano (de 12,8 μm a 1,9 μm). El maclado aumentó inicialmente, pero luego disminuyó con más laminado. Las partículas de CaZn13 se fragmentaron, favoreciendo el refinamiento del grano, mientras que las partículas de MnZn13 permanecieron estables. La textura evolucionó de una textura basal en forma de anillo a una nueva alineación basal. El laminado mejoró el límite elástico y la ductilidad, alcanzando un 91% después de un 80% de laminado, aunque la isotropía en el alargamiento se deterioró. El análisis del factor de Schmid y la distribución del tamaño de grano explicaron estos cambios mecánicos.

Biodegradable zinc alloys, such as Zn-0.5Ca-0.5Mn, are promising for temporary biomedical implants but require improved mechanical properties. This study examines the effects of cold rolling (30%, 60%, and 80% thickness reduction) on the alloy's microstructure and mechanical behavior. Microstructural analysis revealed increasing dynamic recrystallization (66% to 96%) and grain refinement (from 12.8 μm to 1.9 μm). Twinning initially increased but then decreased with further rolling. CaZn13 particles fragmented, aiding grain refinement, while MnZn13 particles remained stable. Texture evolved from a ring-shaped basal texture to a new basal alignment. Rolling enhanced yield strength and ductility, peaking at 91% after 80% rolling, though isotropy in elongation worsened. Schmid factor analysis and grain size distribution explained these mechanical changes.

Development of biodegradable iron scaffolds with antibacterial properties by additive manufacturing

Projecte Final de Màster Oficial

Pick, Ines

Tutor/a - Director/a: Rodríguez Rius, Daniel

Fecha de publicación: 2025

Escuela de Ingeniería de Barcelona Este (EEBE)

Ver detalle Acceso al texto completo

L'objectiu del projecte detallat en aquest informe va ser desenvolupar un scaffold metàl·lic biodegradable, utilitzant la tècnica Direct Ink Writing, amb propietats antibacterianes per al seu ús en la regeneració dels ossos llargs. Els scaffolds van ser fabricats amb pols de ferro pur utilitzant un hidrogel com a aglutinant, amb dos tipus de recobriment estudiats: electrodeposició de plata i fosfat de calci que conté nanopartícules de plata. Es van investigar tres temperatures de sinterització (tractament tèrmic): 1100°C, 1150°C i 1200°C. L'estructura de les mostres i el pols es van analitzar mitjançant microscòpia electrònica de rastreig i difracció de raigs X, revelant una fase alfa (ferríta) en totes les mostres, amb una possible oxidació i influència del tractament tèrmic en l'estructura resultant. Es van realitzar proves mecàniques i químiques. Com a part de la primera categoria, els assaigs de compressió no van mostrar una influència significativa del mètode de debinding ni de la temperatura de sinterització sobre les propietats mecàniques, amb valors del mòdul de Young al voltant de 0.62 GPa. Les mesures de microduresa va demostrar un material amb un Vickers HV0.2 al voltant de 73 HV de mitjana, presentant diferències en els resultats amb més duresa per a l'andamiatge sinteritzat a 1150°C. Pel que fa a les proves químiques, les proves ICP van mostrar que la degradació augmentava amb la galvanoplàstia de plata i, en menor mesura, amb la sinterització a 1200°C. En les proves biològiques, l'assaig antibacterià va revelar un efecte antibacterià en totes les mostres, amb els scaffolds sinteritzats a 1200°C mostrant un menor efecte antibacterià. Els resultats mostren propietats potencials similars a l'os, però es necessita més investigació. També cal investigar més sobre la porositat resultant, les propietats antibacterianes i la taxa de degradació per determinar les propietats requerides per a la regeneració òssia. S'han d'investigar nous mètodes de producció.

El objetivo del proyecto detallado en este informe fue desarrollar scaffold metálico biodegradable, utilizando la técnica de Direct Ink Writing, con propiedades antibacterianas para su uso en la regeneración de huesos largos. Los scaffolds fueron fabricados con polvo de hierro puro utilizando un hidrogel como binder, con dos tipos de recubrimiento estudiados: electrodeposición de plata y fosfato de calcio que contiene nanopartículas de plata. Se investigaron tres temperaturas de sinterización (tratamiento térmico): 1100°C, 1150°C y 1200°C. La estructura de las muestras y el polvo fueron analizados mediante microscopía electrónica de barrido y difracción de rayos X, revelando una fase alfa-ferrítica en todas las muestras, posible oxidación e influencia del tratamiento térmico en la estructura resultante. Se realizaron pruebas mecánicas y químicas. Como parte de la primera categoría, una prueba de compresión no mostró una influencia significativa del método de debinding ni de la temperatura de sinterización sobre las propiedades mecánicas, con valores de módulo de Young alrededor de 0.62 GPa. La prueba de microdureza demostró un material con un Vickers HV0.2 alrededor de 73 HV de media, presentando diferencias en los resultados con mayor dureza para el andamio sinterizado a 1150°C. En cuanto a las pruebas químicas, las pruebas ICP mostraron que la degradación aumentaba con la galvanoplastia de plata y, en menor medida, con la sinterización a 1200°C. En las pruebas biológicas, la prueba antibacteriana reveló un efecto antibacteriano en todas las muestras, con los andamios sinterizados a 1200°C mostrando un menor efecto antibacteriano. Los resultados muestran propiedades potenciales cercanas al hueso, pero se necesita más investigación. También es necesario realizar más investigaciones sobre la porosidad resultante, las propiedades antibacterianas y la tasa de degradación. Se deben investigar nuevos métodos de producción.

The aim of the project detailed in this report was to develop a biodegradable metallic scaffold, using direct ink writing technique, with antibacterial properties for use in the regeneration of long bones. The scaffolds were fabricated of pure iron powder using a hydrogel as the binder, with two types of coating studied: silver electrodeposition and calcium phosphate containing silver nanoparticles. Three different temperatures of sintering (T-treatment) were investigated: 1100°C, 1150°C and 1200°C. The structure of the samples and the powder were analysed by scanning electron microscope and X-Ray diffraction, revealing an alpha-ferrite phase in all samples, potential oxidation, and the influence of the temperature treatment on resulting structure. Mechanical and chemical tests were performed. As part of the first category, a compression test showed no significant influence of the debinding method or sintering temperature on the mechanical properties, with Young's modulus of 0.62 GPa. Microhardness test demonstrated a material with a Vickers HV0.2 around 73 HV on average, presenting differences in the results with higher hardness for 1150°C sintered scaffold. For chemical tests, ICP tests showed that degradation was enhanced by silver electroplating and, to a lesser extent, by sintering at 1200°C. In the biological tests, the antibacterial test revealed an antibacterial effect of all sample with scaffolds sintered at 1200°C presenting a lesser antibacterial effect. Results showing potential properties close to the bone but need more investigation. Further research into the resulting porosity, antibacterial properties and degradation rate is also needed to determine the properties required for bone regeneration. New methods of iron production need to be investigated, including the use of a water-free binder, and a means of avoiding oxidation during heat treatment.

Stimuli responsive hydrogels for biotechnological applications

Projecte Final de Màster Oficial

Gothier, Chloé

Tutor/a - Director/a: García Torres, José Manuel

Fecha de publicación: 2025

Escuela de Ingeniería de Barcelona Este (EEBE)

Ver detalle Acceso al texto completo

Aquest projecte se centra en la preparació i caracterització d'hidrogels intel·ligents, magnetoelèctrics (ME) o conductors de l'electricitat, fabricats mitjançant impressió 3D utilitzant una matriu d'alginatogelatina i carregant, respectivament, nanopartícules (NPs) magnetoelèctriques de nucli/closca de CoFe2O4@BiFeO3 o nanoplaquetes de grafè per a aplicacions denginyeria tissular. Abans de la impressió, les NPs ME obtingudes mitjançant el procés hidrotèrmic i les nanoplaquetes de grafè es van incorporar a la tinta d'hidrogel. Es van assajar diversos processos d'impressió variant alguns paràmetres clau per assolir patrons d'impressió satisfactoris per a cada tinta. Finalment, les bastides d'hidrogel es van poder manipular després de la gelificació utilitzant CaCl2 com a agent de reticulació. Les bastides d'hidrogel es van anomenar AG, AGGR (amb nanoplaquetes de grafè) i AGNP (amb NPs). Es van fer diverses tècniques de caracterització en cada tipus d'hidrogel. Van validar la presència de tots dos nanomaterials ben distribuïts dins de la matriu de biopolímers mitjançant anàlisis d'imatge i químics. Van permetre millorar les propietats mecàniques. Pel que fa a les propietats magnètiques, l'hidrogel ME va demostrar un augment de la magnetització en comparació de l'hidrogel de control. Malauradament, no es va observar cap millora a les propietats elèctriques. De fet, el grafè utilitzat va resultar no conductor.

Este proyecto se centra en la preparación y caracterización de hidrogeles inteligentes, magnetoeléctricos (ME) o conductores de la electricidad, fabricados mediante impresión 3D utilizando una matriz de alginato-gelatina y cargando, respectivamente, nanopartículas (NPs) magnetoeléctricas de núcleo/cáscara de CoFe2O4@BiFeO3 o nanoplaquetas de grafeno para aplicaciones de ingeniería tisular. Antes de la impresión, las NPs ME obtenidas mediante el proceso hidrotérmico y las nanoplaquetas de grafeno se incorporaron a la tinta de hidrogel. Se ensayaron varios procesos de impresión variando algunos parámetros clave para alcanzar patrones de impresión satisfactorios para cada tinta. Por último, los andamiajes de hidrogel se pudieron manipular después de la gelificación utilizando CaCl2 como agente de reticulación. Los andamiajes de hidrogel se denominaron AG, AGGR (con nanoplaquetas de grafeno) y AGNP (con NPs). Se realizaron varias técnicas de caracterización en cada tipo de hidrogel. Validaron la presencia de ambos nanomateriales bien distribuidos dentro de la matriz de biopolímeros mediante análisis de imagen y químicos. Permitieron mejorar las propiedades mecánicas. En cuanto a las propiedades magnéticas, el hidrogel ME demostró un aumento de la magnetización en comparación con el hidrogel de control. Desafortunadamente, no se observó ninguna mejora en las propiedades eléctricas. De hecho, el grafeno utilizado resultó ser no conductor.

This project directs attention to the preparation and characterization of intelligent hydrogels either magnetoelectric (ME) or electrically conductive made by 3D printing using an alginate-gelatin matrix and loading respectively magnetoelectric CoFe2O4@BiFeO3 core/shell nanoparticles (NPs) or graphene nanoplatelets for tissue engineering applications. Before printing, the ME NPs obtained using the hydrothermal process and the graphene nanoplatelets were incorporated into the hydrogel ink. Several printing processes with varying some key parameters were tested to reach satisfying printing patterns for each ink. Finally, the hydrogel scaffolds could be manipulated after the gelation using CaCl2 as the crosslinking agent. The hydrogel scaffolds were named AG, AGGR (with graphene nanoplatelets), and AGNP (with NPs). Various characterization techniques were performed on each type of hydrogel. They validated the presence of both nanomaterials well distributed inside the biopolymers matrix by imaging and chemistry analysis. They permitted enhancement of the mechanical properties. Regarding magnetic properties, the ME hydrogel demonstrated an increase in magnetization compared to the control hydrogel. Unfortunately, no improvement was noted in the electrical properties. Indeed, the graphene used turned out to be non-conductive.

Processing and characterization of polymeric blends using natural and waste rubber for high added value applications

Projecte Final de Màster Oficial

Labertit, Emma

Tutor/a - Director/a: Candau, Nicolas

Fecha de publicación: 2025

Escuela de Ingeniería de Barcelona Este (EEBE)

Ver detalle Acceso al texto completo

El cautxú i els plàstics són omnipresents en la vida quotidiana, però els seus residus presenten importants reptes ambientals. En resposta, la demanda de materials sostenibles i ecològics ha crescut significativament en les últimes dècades. Aquest estudi investiga una solució combinant cautxú natural (NR) amb tereftalat de polietilè opac reciclat sotmès a extrusió reactiva (Rex-rPET-O), reutilitzant aquests materials per a aplicacions potencials d'alt valor. Per fer-ho, es van aplicar tractaments físics, tèrmics i mecànics, que inclouen respectivament la irradiació per microones, el premsat en calent i la mòlta, per separat a tots dos materials per millorar la seva compatibilitat i processabilitat i determinar una temperatura òptima de mescla. Per a Rex-rPET-O, també es van comparar dues tècniques de tremp per obtenir el material més amorf. Es van utilitzar tècniques clau de caracterització com la calorimetria diferencial d'escombratge (DSC), l'anàlisi reològica dinàmica (RDA) i l'espectroscòpia infraroja per transformada de Fourier (FTIR) per avaluar les propietats tèrmiques, termomecàniques i químiques. Els resultats van mostrar que tots els tractaments degradaven el cautxú natural reduint la seva viscositat i pes molecular mitjà mitjançant el trencament de la cadena macromolecular. La irradiació de microones durant 10 minuts a 800 watts es va identificar com el tractament més eficaç a altes temperatures. Per a Rex-rPET-O, l'extinció en un bany d'aigua i gel va ser òptima, aconseguint una cristal·linitat inicial del 9,79% després d'assecar-se durant 24 hores a 80 °C. El rang òptim de temperatura de barreja es va identificar entre 215 °C i 250 °C. Entre 215 °C i 217 °C s'ha d'utilitzar cautxú natural premsat en calent a 220 °C, mentre que per sobre de 217 °C es recomana cautxú natural tractat amb microones.

El caucho y los plásticos son omnipresentes en la vida cotidiana, pero sus residuos presentan importantes retos medioambientales. Como respuesta, la demanda de materiales sostenibles y respetuosos con el medio ambiente ha aumentado considerablemente en las últimas décadas. Este trabajo de fin de máster investiga una solución mediante la combinación de caucho natural (NR) con tereftalato de polietileno opaco reciclado sometido a extrusión reactiva (Rex-rPET-O), reutilizando estos materiales para posibles aplicaciones de alto valor. Para ello, se aplicaron tratamientos físicos, térmicos y mecánicos, incluyendo respectivamente irradiación por microondas, prensado en caliente y trituración, a ambos materiales para mejorar su compatibilidad y procesabilidad y determinar una temperatura de mezcla óptima. Para Rex-rPET-O también se compararon dos técnicas de templado para obtener el material más amorfo. Se utilizaron técnicas de caracterización como la calorimetría de barrido diferencial (DSC), el análisis reológico dinámico (RDA) y la espectroscopia infrarroja de transformada de Fourier (FTIR) para evaluar las propiedades térmicas, termomecánicas y químicas. Los resultados mostraron que todos los tratamientos degradaban el caucho natural al reducir su viscosidad y su peso molecular medio a través de la rotura de la cadena macromolecular. Se determinó que la irradiación por microondas durante 10 minutos a 800 vatios era el tratamiento más eficaz a altas temperaturas. Para Rex-rPET-O, el templado en baño de agua y hielo fue óptimo, alcanzando una cristalinidad inicial del 9,79% después de secarse durante 24 horas a 80°C. El rango óptimo de temperatura de mezcla fue de 215°C a 250°C. Entre 215°C y 217°C se debe utilizar caucho natural prensado en caliente a 220°C, mientras que por encima de 217°C se recomienda caucho natural tratado con microondas.

Rubber and plastics are omnipresent in daily life, but their waste presents significant environmental challenges. In response, the demand for sustainable and eco-friendly materials has grown significantly in recent decades. This study investigates a solution by combining natural rubber (NR) with recycled opaque polyethylene terephthalate subjected to reactive extrusion (Rex-rPET-O), repurposing these materials for potential high-value applications. To do so, physical, thermal and mechanical treatments, respectively including microwave irradiation, hot pressing and grinding, were applied separately to both materials to improve their compatibility and processability and determine an optimum mixing temperature. For Rex-rPET-O, two quenching techniques were also compared to obtain the most amorphous material. Key characterization techniques such as differential scanning calorimetry (DSC), dynamic rheological analysis (RDA), and Fourier-transform infrared spectroscopy (FTIR) were used to assess thermal, thermomechanical, and chemical properties. Results showed that all treatments degraded natural rubber by reducing its viscosity and average molecular weight through macromolecular chain breakage. Microwave irradiation for 10 minutes at 800 Watts was identified as the most effective treatment at high temperatures. For Rex-rPET-O, quenching in a water and ice bath was optimal, achieving an initial crystallinity of 9.79% after being dried for 24 hours at 80°C. The optimum blending temperature range was identified as 215°C to 250°C. Between 215°C and 217°C, hot-pressed natural rubber at 220°C should be used, while above 217°C, microwave-treated natural rubber is recommended.

Composite biocompatible hydrogels as advanced tissue models for plasma medicine applications

Projecte Final de Màster Oficial

Michel, Paul

Tutor/a - Director/a: Canal Barnils, Cristina; Tampieri, Francesco

Fecha de publicación: 2025

Escuela de Ingeniería de Barcelona Este (EEBE)

Acceso al texto completo

Antimicrobial properties of silver-doped calcium phosphate bioceramics

Trabajo final de grado

Cornier, Florian

Tutor/a - Director/a: Ginebra Molins, Maria Pau

Fecha de publicación: 2025

Escuela de Ingeniería de Barcelona Este (EEBE)

Ver detalle Acceso al texto completo

El present estudio aborda l'avaluació de les propietats antimicrobianes de les bioceràmiques de fosfat càlcic dopades amb plata, enfocándose de manera específica en la hidroxiapatita deficiente en calcio (CDHA) i el fosfato tricálcico (TCP). avaluació dels efectes del dopaje amb plata sobre les propietats fisicoquímiques, biològiques i antimicrobianes de dichos materials. Per ello, es va implementar un mètode de precipitació per a la preparació de les bioceràmiques, amb el propòsit d'optimitzar la distribució i l'alliberació d'ions Ag+ (Silver, 2019).Los análisis efectuados mediante técnicas como la difracción de rayos X (DRX), la microscopía electrónica de barrido (MEB) i l'espectroscòpia de fotoelectrones de rayos X (XPS) van permetre caracteritzar l'estructura, la distribució de la plata i les fases cristalinas (Rodríguez et al., 2021). La combinación de les propietats osteoconductores del CDHA amb l'acció antimicrobiana de la plata en aquestes bioceràmiques sugiere un potencial prometedor per a aplicacions ortopèdiques i maxilofacials. , lo que sugiere la necessitat d'estudis preclínics addicionals abans de la seva aplicació clínica.

El presente estudio aborda la evaluación de las propiedades antimicrobianas de las biocerámicas de fosfato cálcico dopadas con plata, enfocándose de manera específica en la hidroxiapatita deficiente en calcio (CDHA) y el fosfato tricálcico (TCP).El objetivo primordial de esta investigación radica en la evaluación de los efectos del dopaje con plata sobre las propiedades fisicoquímicas, biológicas y antimicrobianas de dichos materiales. Para ello, se implementó un método de precipitación para la preparación de las biocerámicas, con el propósito de optimizar la distribución y liberación de iones Ag+ (Silver, 2019).Los análisis efectuados mediante técnicas como la difracción de rayos X (DRX), la microscopía electrónica de barrido (MEB) y la espectroscopia de fotoelectrones de rayos X (XPS) permitieron caracterizar la estructura, la distribución de la plata y las fases cristalinas (Rodríguez et al., 2021). La combinación de las propiedades osteoconductoras del CDHA con la acción antimicrobiana de la plata en estas biocerámicas sugiere un potencial prometedor para aplicaciones ortopédicas y maxilofaciales.Sin embargo, se destacan aspectos que requieren mayor evaluación, tales como la toxicidad potencial y la variabilidad de los resultados, lo que sugiere la necesidad de estudios preclínicos adicionales antes de su aplicación clínica.

This work explores the antimicrobial properties of silver-doped calcium phosphate bioceramics, with a particular focus on calcium-deficient hydroxyapatite (CDHA) and tricalcium phosphate (TCP). The main objective is to evaluate the effects of silver doping on the physicochemical, biological and antimicrobial properties of these materials. A precipitation method was used to prepare the bioceramics and to optimize the distribution and release of Ag⁺ ions. Analyses using techniques such as X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM) and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) allowed to characterize the structure, silver distribution and crystalline phases. These bioceramics combine the osteoconductive properties of CDHA with the antimicrobial action of silver, making these materials promising for orthopedic and maxillofacial applications. However, potential toxicity and variability of results should be further assessed and preclinical studies should be performed before translation to clinical use.

Ice-templating method for the development of flexible and low-crystallinity hydroxyapatite scaffolds

Projecte Final de Màster Oficial

Ridao Laguna, Ignacio

Tutor/a - Director/a: Español Pons, Montserrat

Fecha de publicación: 2025

Escuela de Ingeniería de Barcelona Este (EEBE)

Acceso al texto completo

Modelo de microplano clíndrico para compuestos poliméricos reforzados con fibras

Projecte Final de Màster Oficial

Debray, Lucas

Tutor/a - Director/a: Caner, Ferhun Cem

Fecha de publicación: 2025

Escuela de Ingeniería de Barcelona Este (EEBE)

Ver detalle Acceso al texto completo

Aquesta tesi de màster se centra en l'optimització d'un model cilíndric microplà per simular el comportament mecànic dels materials compostos reforçats amb fibres. Aquest estudi es realitza utilitzant la subrutina VUMAT, codificada externament en Fortran, i integrant-la a Abaqus/Explicit per permetre simulacions explícites del comportament del material sota diferents condicions de càrrega. La investigació comença amb una fase inicial de validació, en la qual es realitzen assajos de tracció, compressió i cisallament en materials compostos unidireccionals de carboni/epoxi (AS4/3501-6). Els resultats es comparen amb dades experimentals de la literatura, obtenint un error mitjà aproximat del 6,15% en tracció longitudinal i del 2,20% en compressió transversal, la qual cosa demostra la precisió del model en la representació del comportament elàstic. Posteriorment, es simula un assaj de flexió en tres punts amb diferents mides de mostres de carboni/epoxi AS4/3501-6 amb disposició multidireccional, amb l'objectiu d'avaluar la capacitat del model per predir la fractura i el comportament post-pic en laminats compostos, així com la influència de la mida de la mostra. Els resultats evidencien certes limitacions en la predicció de la resposta posterior a la fractura, fet que requereix una nova calibració dels paràmetres clau, com la resistència al cisallament, i la redefinició d'una malla més adequada.

Esta tesis de master se centra en la optimización de un modelo cilíndrico microplano para simular el comportamiento mecánico de materiales compuestos reforzados con fibras. Este estudio se hace utilizando la subrutina VUMAT, codificada externamente en Fotran, integrándola en Abaqus/explicit para permitir simulaciones explicitas del comportamiento del materiales bajo diferentes condiciones de carga. La investigación empieza con una fase inicial de validación, en la que se realiza ensayos de tracción, compresión y cizalladura en materiales compuestos unidireccionales de carbono/epoxi (AS4/3501-6). Los resultados se comparan con experimentales datos de la literatura con un error medio aproximado del 6,15% para la tracción longitudinal y del 2,20% para la compresión transversal, los que demuestra la precisión del modelo en el comportamiento elástico. Posteriormente, se simula un ensayo de flexión en tres puntos con diferentes tamaño de muestras de AS4/3501-6 carbono/epoxi con disposición multidireccional con el objetivo de evaluar el modelo en predecir la fractura y el comportamiento después del pico en laminados compuestos y evaluar la influencia del tamaño de la muestra . Los resultados muestran limitaciones en la predicción en la respuesta posterior a la fractura, necesitando calibrar de nuevo los parámetros clave como la resistencia al cizallamiento y redefinir una malla más adecuada.

This master thesis focuses on the optimisation of a cylindrical microplane model to simulate the mechanical behavior of fiber-reinforced composite materials. This study is done using the VUMAT subroutine, externally coded in Fotran, integrating it in Abaqus/explicit to allow explicit simulations of the behavior of the materials under different loading conditions. The research begins with an initial validation phase, in which tensile, compression and shear tests are performed on unidirectional carbon/epoxy composites (AS4/3501-6). The results are compared with experimental data from the literature with an average error of approximately 6.15% for longitudinal tension and 2.20% for transverse compression, which demonstrates the accuracy of the model in the elastic behavior Subsequently, a three-point bending test with different specimen sizes of AS4/3501-6 carbon/epoxy with multidirectional arrangement is simulated in order to evaluate the model in predicting fracture and post-peak behavior in composite laminates and to assess the influence of specimen size. The results show limitations in the prediction of post-fracture response, necessitating re-calibration of key parameters such as shear strength and redefining a more suitable mesh.

Cemented carbides consolidated by means of binder jetting 3D printing: microstructural effects on mechanical properties

Projecte Final de Màster Oficial

Bejot, Lola

Tutor/a - Director/a: Cabezas i Peñalva, Laura; Llanes Pitarch, Luis Miguel

Fecha de publicación: 2025

Escuela de Ingeniería de Barcelona Este (EEBE)

Acceso al texto completo

Análisis de falla de una válvula de conexión de una botella presurizada de CO₂

Trabajo final de grado

Marín Banqué, Xavier

Tutor/a - Director/a: Villalobos, Crisanto José

Fecha de publicación: 2025

Escuela Técnica Superior de Ingeniería Industrial de Barcelona (ETSEIB)

Ver detalle Acceso al texto completo

Este trabajo de fin de grado tiene como objetivo analizar dos componentes específicos del sistema de inflado de una balsa salvavidas, con la finalidad de identificar las causas que provocaron el mal funcionamiento de este sistema en situaciones críticas. El objetivo principal es determinar los motivos por los cuales estas piezas no cumplieron adecuadamente su función, dificultando o haciendo imposible el inflado correcto de la balsa en el momento de su activación. El estudio se dividió en dos partes, según el tipo de pieza en cuestión. Para la primera pieza, se realizó un proceso de pulido seguido de una inspección minuciosa mediante dos rondas de microscopía, aumentando progresivamente el aumento para observar con detalle las posibles imperfecciones o defectos que podrían haber influido en el mal funcionamiento. Para la segunda pieza, se utilizó una técnica de microscopía electrónica de barrido por emisión de campo, una metodología que permite analizar la composición y la microestructura de los materiales a un nivel muy detallado. Los resultados obtenidos fueron claros en la primera pieza: se identificaron imperfecciones en la superficie de la pieza que generaron fallos en su funcionamiento. Estas imperfecciones fueron la causa directa de la incapacidad de la pieza para cumplir adecuadamente su función específica, interfiriendo con el mecanismo de inflado. En la segunda pieza, los resultados indicaron que la microestructura del material no era la más adecuada para resistir las condiciones a las que estaba sometida. Esta deficiencia fue un factor decisivo en la falla de su funcionamiento dentro del sistema de inflado. Las conclusiones del trabajo apuntan a que las fallas observadas pueden atribuirse tanto a defectos físicos evidentes en la primera pieza como a una deficiencia estructural en la segunda pieza. Se destaca la importancia de garantizar la calidad y la resistencia de los materiales utilizados en la fabricación de sistemas de seguridad como este, así como la necesidad de una revisión cuidadosa de los procesos de fabricación para evitar futuros errores que puedan comprometer la seguridad de los usuarios. Este estudio pone de manifiesto la relevancia de un control exhaustivo de calidad en componentes críticos como los que conforman los sistemas de inflado de las balsas salvavidas.

Micromechanical properties of NiO-YSZ for solid oxide fuel cells

Projecte Final de Màster Oficial

Denninger, Raphael

Tutor/a - Director/a: Morales Comas, Miguel

Fecha de publicación: 2025

Escuela de Ingeniería de Barcelona Este (EEBE)

Ver detalle Acceso al texto completo

Aquesta tesi se centra en la caracterització dels ànodes de Ni-YSZ (zirconi estabilitzat amb níquel i itria), un component fonamental de les piles de combustible d'òxid sòlid (SOFC), tant en estat fresc com envellit. Els ànodes de Ni-YSZ exerceixen un paper vital en l'oxidació del combustible i la conductivitat elèctrica, i el seu rendiment influeix enormement en l'eficiència i durabilitat de les SOFC. Amb el temps, l'exposició a altes temperatures de funcionament, les impureses del combustible i els cicles tèrmics poden degradar les propietats dels ànodes i reduir el rendiment i la fiabilitat de les piles. L'objectiu d'aquest estudi és investigar la microestructura i les propietats mecàniques d'ànodes de Ni-YSZ frescos i envellits per a comprendre millor els mecanismes de degradació i identificar les principals causes de la pèrdua d'eficiència durant el funcionament de les piles de combustible. Es van emprar tècniques avançades de caracterització, com la nanoindentación, la microscòpia electrònica d'escombratge (SEM) i la difracció de raigs X (XRD), per a avaluar els canvis en la microestructura de les superfícies dels ànodes. Aquest treball contribueix a la comprensió dels mecanismes d'envelliment dels ànodes de SOFC, proporcionant idees per al desenvolupament de materials més robustos i dissenys per a estendre la vida operativa dels sistemes SOFC.

Esta tesis se centra en la caracterización de los ánodos de Ni-YSZ (circonio estabilizado con níquel y itria), un componente fundamental de las pilas de combustible de óxido sólido (SOFC), tanto en estado fresco como envejecido. Los ánodos de Ni-YSZ desempeñan un papel vital en la oxidación del combustible y la conductividad eléctrica, y su rendimiento influye enormemente en la eficiencia y durabilidad de las SOFC. Con el tiempo, la exposición a altas temperaturas de funcionamiento, las impurezas del combustible y los ciclos térmicos pueden degradar las propiedades de los ánodos y reducir el rendimiento y la fiabilidad de las pilas. El objetivo de este estudio es investigar la microestructura y las propiedades mecánicas de ánodos de Ni-YSZ frescos y envejecidos para comprender mejor los mecanismos de degradación e identificar las principales causas de la pérdida de eficiencia durante el funcionamiento de las pilas de combustible. Se emplearon técnicas avanzadas de caracterización, como la nanoindentación, la microscopía electrónica de barrido (SEM) y la difracción de rayos X (XRD), para evaluar los cambios en la microestructura de las superficies de los ánodos. Este trabajo contribuye a la comprensión de los mecanismos de envejecimiento de los ánodos de SOFC, proporcionando ideas para el desarrollo de materiales más robustos y diseños para extender la vida operativa de los sistemas SOFC.

This thesis focuses on the characterization of Ni-YSZ (Nickel-Yttria Stabilized Zirconia) anodes, a critical component of SOFC (Solid Oxide Fuel Cells), under both fresh and aged conditions. Ni-YSZ anodes play a vital role in fuel oxidation and electrical conductivity, and their performance strongly influences the efficiency and durability of SOFCs. Over time, exposure to high operating temperatures, fuel impurities, and thermal cycling can degrade anode properties, leading to reduced cell performance and reliability. The study aims to investigate the microstructure and the mechanical properties of fresh and aged Ni-YSZ anodes to better understand degradation mechanisms and identify the main causes of the loss of efficiency during the fuel cell operation. Advanced characterization techniques, including Nanoindentation, Scanning Electron Microscopy (SEM) and X-Ray Diffraction (XRD) were employed to assess changes in microstructure on the surfaces of the anodes. This work contributes to the understanding of SOFC anode aging mechanisms, providing insights for the development of more robust materials and designs to extend the operational life of SOFC systems.

Evaluación del efecto del potencial de bias en el crecimiento de una película de enlace de CrC obtenida por magnetron sputtering

Trabajo final de grado

Trias Marzá, Lucas

Tutor/a - Director/a: Villalobos, Crisanto José

Fecha de publicación: 2025

Escuela Técnica Superior de Ingeniería Industrial de Barcelona (ETSEIB)

Ver detalle Acceso al texto completo

Preparación, optimización y caracterización de sistemas aglutinantes poliméricos para la fabricación aditiva de titanio basada en FDM

Projecte Final de Màster Oficial

Acosta Faure, Marie-France

Tutor/a - Director/a: Calvo Muñoz, Jessica; Abt, Tobias Martin

Fecha de publicación: 2025

Escuela de Ingeniería de Barcelona Este (EEBE)

Ver detalle Acceso al texto completo

Este proyecto, enmarcado en la continuidad de los esfuerzos colaborativos entre e-Plascom y Procomame, se centra en el conformado de piezas de titanio mediante técnicas de moldeo por compresión y sinterización. Como punto de partida, se utilizaron feedstocks de titanio desarrollados en un proyecto previo, los cuales presentan tres porcentajes de contenido en titanio: 58%, 60% y 62% en volumen. El objetivo principal es estudiar y optimizar las condiciones de sinterización y conformado para obtener piezas compactas de titanio con propiedades mecánicas superiores. Basándose en experiencias anteriores, se diseñaron y ejecutaron diversos ciclos térmicos de sinterización para evaluar su influencia en las propiedades finales de las piezas fabricadas. El proceso incluyó el debinding, realizado mediante solventes y calor, seguido de la sinterización, obteniendo piezas de titanio comercial grado 2. Estas fueron sometidas a pruebas de densificación, resistencia a tracción y dureza, obteniendo densificaciones de hasta un 99%, resistencias a tracción en el rango de 16 a169 MPa y valores de dureza elevados, entre 299 y 483 HV. Además, se realizaron análisis de microscopía óptica y electrónica, que revelaron tamaños de grano homogéneos y una distribución uniforme de la porosidad, dependiente del ciclo térmico aplicado. Los resultados demuestran que la variación de los parámetros de sinterización tiene un impacto directo en las propiedades microestructurales y mecánicas de las piezas.

Aquest projecte, emmarcat en la continuïtat dels esforços collaboratius entre e-Plascom i Procomame, se centra en el conformat de peces de titani mitjançant tècniques d'emmotllament per compressió i sinterització. Com a punt de partida, es van utilitzar feedstocks de titani desenvolupats en un projecte previ, els quals presenten tres percentatges de contingut en titani: 58%, 60% i 62% en volum. L'objectiu principal és estudiar i optimitzar les condicions de sinterització i conformat per a obtenir peces compactes de titani amb propietats mecàniques superiors. Basar en experiències anteriors, es van dissenyar i van executar diversos cicles tèrmics de sinterització per a avaluar la seva influència en les propietats finals de les peces fabricades. El procés va incloure el debinding, realitzat mitjançant solvents i calor, seguit de la sinterització, obtenint peces de titani comercial grau 2. Aquestes van ser sotmeses a proves de densificación, resistència a tracció i duresa, obtenint densificaciones de fins a un 99%, resistències a tracció en el rang de 16 a 169 MPa i valors de duresa elevats, entre 299 i 483 HV. A més, es van realitzar anàlisi de microscòpia òptica i electrònica, que van revelar grandàries de gra homogenis i una distribució uniforme de la porositat, dependent del cicle tèrmic aplicat. Els resultats demostren que la variació dels paràmetres de sinterització té un impacte directe en les propietats microestructurales i mecàniques de les peces.

This project, which is part of the ongoing collaborative efforts between e-Plascom and Procomame, focuses on forming titanium parts using compression molding and sintering techniques. As a starting point, titanium feedstocks developed in a previous project were used, which have three percentages of titanium content: 58%, 60% and 62% by volume. The main objective is to study and optimize sintering and forming conditions to obtain titanium compact parts with superior mechanical properties. Based on previous experience, various thermal sintering cycles were designed and implemented to assess their influence on the final properties of the manufactured parts. The process included debinding, performed by solvents and heat, followed by sintering, obtaining commercial grade 2 titanium parts. These were subjected to densification tests, tensile strength and hardness, obtaining densifications of up to 99%, tensile strengths in the range of 16 to 169 MPa and high hardness values, between 299 and 483 HV. In addition, optical and electron microscopy analyses were carried out, which revealed homogeneous grain sizes and a uniform porosity distribution, dependent on the applied thermal cycle. The results show that the variation of sintering parameters has a direct impact on the microstructural and mechanical properties of the parts.

Construcción y avaluación de sólidos con estructuras auxéticas produidos por manufactura aditiva

Trabajo final de grado

Torres Sánchez, Pablo; Magnasco Soria, Alberto

Tutor/a - Director/a: Villalobos, Crisanto José

Fecha de publicación: 2025

Escuela Técnica Superior de Ingeniería Industrial de Barcelona (ETSEIB)

Ver detalle Acceso al texto completo

Este Trabajo de Fin de Grado se centra en el estudio, diseño y análisis experimental y computacional de materiales auxéticos, que se caracterizan por poseer un coeficiente de Poisson negativo, lo que les otorga propiedades mecánicas singulares como la capacidad de expandirse lateralmente bajo tracción. El proyecto comenzó con la fase de diseño de una pieza geométrica optimizada para maximizar este comportamiento auxético, empleando el PLA como material base debido a su bajo costo, disponibilidad y ventajas medioambientales al ser biodegradable. Una vez diseñada la pieza, se llevaron a cabo simulaciones mediante el software Ansys Workbench para predecir el comportamiento mecánico de la estructura bajo condiciones de carga. Estas simulaciones permitieron obtener resultados teóricos, como deformaciones, tensiones y la localización de zonas críticas de esfuerzo, las cuales posteriormente se contrastaron con los datos experimentales obtenidos mediante ensayos de tracción realizados en laboratorio. Durante los ensayos, se registraron las deformaciones longitudinales y transversales necesarias para calcular el coeficiente de Poisson y se evaluaron las regiones donde la pieza sufrió daños estructurales. Los resultados indicaron una correlación significativa entre las simulaciones y los datos experimentales, lo que valida tanto el modelo geométrico como los parámetros empleados en el análisis computacional. En paralelo, se realizó un análisis exhaustivo del ciclo de vida del PLA, evaluando su impacto ambiental desde la producción hasta el final de su vida útil. Este análisis permitió destacar las ventajas del uso de materiales sostenibles en proyectos de ingeniería y sentar las bases para futuras investigaciones en diseño sostenible. Finalmente, el trabajo concluye con una discusión de los resultados obtenidos y se presentan propuestas de mejora, incluyendo posibles aplicaciones futuras de los materiales auxéticos en sectores como la ingeniería estructural, biomédica o de dispositivos funcionales. Este proyecto no solo aborda un problema técnico, sino que también promueve la integración de consideraciones ambientales, económicas y sociales en el proceso de diseño y análisis, subrayando la importancia de un enfoque multidisciplinar en la ingeniería moderna.