En busca de soluciones de mecanizado para un mundo a escala micrométrica
Los requisitos relativos a los componentes miniaturizados no dejan de aumentar, lo que hace que los fabricantes busquen soluciones eficaces de micromecanizado. La industria biomédica, por ejemplo, prospera gracias al desarrollo de instrumentos menos invasivos para la práctica de la cirugía. Al mismo tiempo, industrias tan dispares como la microelectrónica o el sector aeronáutico requieren componentes cada vez más complejos y pequeños fabricados con materiales exóticos y difíciles de trabajar. Los fabricantes se esfuerzan por satisfacer la demanda de componentes cada vez más pequeños y con límites de desviación cada vez más ajustados, pero los procesos de fabricación causan daños en los materiales miniaturizados. El proyecto MACHMINI formuló nuevas definiciones de las características de las deformaciones plásticas en los materiales miniaturizados con el fin de facilitar los procesos de fabricación. Se modeló la microestructura de un monocristal considerando tanto el tamaño del grano como los efectos superficiales, más pronunciados que en los materiales brutos, para predecir el comportamiento de los volúmenes elementales. Este modelo fue desarrollado por los socios del proyecto en la Société Lorraine de Services Informatiques y aplicado con el código de elementos finitos ABAQUS®. Más en concreto, la subrutina de Material de Usuario (UMAT) utilizada para formular el modelo se basó en los mecanismos de los deslizamientos plásticos observados en laboratorio en sistemas de deslizamiento con geometría bien definida. Entre las variables internas del modelo, se calculó la densidad de dislocaciones correspondiente a cada sistema de deslizamiento. Por otra parte, las simulaciones de sencillos ensayos de resistencia a la tensión con planchas finas de metal permitieron una mejor comprensión de la dislocación observada. Al extraer las planchas de metal, la respuesta de éstas a las fuerzas aplicadas puso de relevancia la importancia del tamaño relativo del grano y su posición respecto a la superficie libre. Estos resultados teóricos permitieron orientar la línea de investigación del proyecto MACHMINI hacia la optimización del diseño de la maquinaria de fabricación incorporando la activación piezoeléctrica para lograr la deformación controlada de los materiales miniaturizados.
