Una esperada modernización de los métodos de producción de cerámica
La cerámica fue uno de los primeros materiales que nuestros ancestros dominaron y transformaron en baldosas, ladrillos y otros objetos de arcilla. Con todos estos conocimientos acumulados (las primeras figuras humanas y animales fabricadas en arcilla aparecieron en torno al año 24 000 a. C.), se podría tener la impresión de que los productores de cerámica seguían procesos óptimos, con pérdidas o defectos mínimos o nulos. La verdad es que para eso aún falta mucho. En lugar de mejorar con el tiempo y la experiencia, la forma en que se producen objetos cerámicos no ha cambiado demasiado. Estos objetos aún se obtienen mediante un proceso llamado modelado, que consiste en dar forma a polvos inorgánicos, con o sin agua, para crear el producto deseado y, a continuación, se cuecen a alta temperatura, normalmente superior a los 1 000 °C. «Ambos pasos son fundamentales para garantizar las propiedades mecánicas y la calidad del producto final, pero incluso hoy en día, el procesamiento y el diseño de la cerámica se basan fundamentalmente en el método de ensayo y error», afirma el profesor Andrea Piccolroaz, coordinador del proyecto CERMAT2 (New ceramic technologies and novel multifunctional ceramic devices and structures). «Como consecuencia de este enfoque, hay una tasa extremadamente alta de rechazos, lo que afecta no solo al coste de fabricación, sino también a la sostenibilidad del sector cerámico. No resulta sorprendente que la demanda energética de este sector sea una de las más altas. Este sector es responsable de una gran parte de los gases de efecto invernadero y las emisiones contaminantes». El objetivo de CERMAT2 es nada menos que una revolución que consiga que el sector cerámico se aleje de los procesos tradicionales para adoptar un enfoque más racional y científico. Este enfoque, basado en la modelización mecánica no lineal avanzada, aplicaría una modelización matemática constitutiva de los materiales cerámicos, un análisis experimental, caracterización y una simulación numérica con el método de elementos finitos. ¿La finalidad? Optimizar el diseño a través del uso de la creación de prototipos virtuales, según los cuales el diseño se valida «in silico» con ayuda de software de ingeniería asistida por ordenador sin usar un prototipo físico. «Hemos desarrollado satisfactoriamente este método y ya hemos entregado las rutinas numéricas y el software para el diseño óptimo de materiales cerámicos a nuestros socios industriales», comenta un entusiasmado profesor Piccolroaz. «Esto no solo supone un avance en nuestros conocimientos de los materiales cerámicos, sino que da un paso adelante en el diseño mecánico de la cerámica». A las industrias que deseen cambiar sus procesos, el profesor Piccolroaz les promete una reducción significativa de los costes de fabricación gracias al uso de prototipos virtuales. Además, las herramientas de software desarrolladas en el marco del proyecto permitirán prever las propiedades mecánicas de las piezas finales, lo que se espera que tenga un gran impacto en la minimización de defectos y, por lo tanto, en la reducción de rechazos. CERMAT2 finalizó en octubre de 2017, pero se sigue trabajando desde entonces. Unos de los objetivos del proyecto consistía en formar a una nueva generación de jóvenes investigadores en la mecánica de sólidos no lineal avanzada y la implementación numérica, con aplicaciones en la producción de cerámica. Algunos de estos investigadores ya han creado una nueva empresa con éxito a fin de ampliar y divulgar los métodos de CERMAT2 en el sector cerámico. «Seguiremos colaborando con ellos para que nuestra tecnología se convierta en el nuevo estándar de la producción cerámica», concluye el profesor Piccolroaz.
Palabras clave
CERMAT2, cerámica, sector, prototipos virtuales, coste de producción, rechazos
