Científicos de la Universidad de Freiburg, Alemania, y la Universidad de Pittsburgh han desarrollado una plataforma de software que facilita y estandariza el análisis de superficies. La plataforma contact.engineering permite a los usuarios crear un gemelo digital de una superficie y, por lo tanto, ayudar a predecir, por ejemplo, qué tan rápido se desgasta, qué tan bien conduce el calor o qué tan bien se adhiere a otros materiales. El equipo incluía a Michael Röttger del Departamento de Ingeniería de Microsistemas, Lars Pastewka y Antoine Sanner del Departamento de Ingeniería de Microsistemas y del Clúster de Excelencia livMatS de la Universidad de Freiburg, y Tevis Jacobs del Departamento de Ingeniería Mecánica y Ciencia de los Materiales de la Universidad de Pittsburgh. Escuela de Ingeniería de Swanson.
La topografía influye en las propiedades de los materiales
Todos los materiales de ingeniería tienen una superficie rugosa, incluso si parecen suaves a simple vista. Vistos bajo un microscopio, se asemejan a las superficies de un paisaje montañoso. «Es de particular interés, tanto en aplicaciones industriales como en investigación científica, tener un conocimiento preciso de la topografía de una superficie, ya que esto influye en propiedades como la adhesión, la fricción, la humectabilidad y la durabilidad del material», dice Pastewka.
Ahorro de tiempo y costes en la fabricación.
Los fabricantes deben controlar cuidadosamente el acabado superficial de, por ejemplo, automóviles o dispositivos médicos para garantizar el desempeño adecuado de la aplicación final. En la actualidad, el acabado superficial óptimo se encuentra principalmente mediante un proceso de prueba y error, en el que se fabrican una serie de componentes con diferentes prácticas de mecanizado y luego se prueban sus propiedades para determinar cuál es la mejor. Este es un proceso lento y costoso. «Sería mucho más eficiente usar modelos científicos para diseñar la topografía óptima para una aplicación dada, pero esto no es posible en la actualidad», dice Jacobs. «Requeriría avances científicos para vincular la topografía con las propiedades y avances técnicos para medir y describir una superficie».
La plataforma contact.engineering facilita ambos avances y estandariza el procedimiento: integra automáticamente los diversos datos de diferentes herramientas, corrige los errores de medición y utiliza los datos para crear un gemelo digital de la superficie. La plataforma calcula métricas estadísticas y aplica modelos mecánicos a las superficies, lo que ayuda a predecir el comportamiento. «Los usuarios pueden identificar qué características topográficas influyen en qué propiedades. Esto permite una optimización sistemática de los procesos de acabado», dice Pastewka.
Facilitando la ciencia abierta
La plataforma de software también sirve como base de datos en la que los usuarios pueden compartir sus mediciones con colegas o colaboradores. Los usuarios también pueden optar por poner a disposición del público sus medidas de superficie. Cuando publican los datos, se genera un identificador de objeto digital (DOI) que puede ser referenciado en publicaciones científicas.
«Estamos continuamente desarrollando contact.engineering y nos gustaría agregar aún más herramientas de análisis, por ejemplo, para la composición química de las superficies», dice Pastewka. «El objetivo es proporcionar a los usuarios un gemelo digital que sea lo más completo posible. Es por eso que también agradecemos las sugerencias para mejorar la plataforma de software de los usuarios de la industria y la investigación».
El desarrollo de contact.engineering fue financiado por el Consejo Europeo de Investigación y la Fundación Nacional de Ciencias de EE. UU., así como por el Clúster de Excelencia de Sistemas de Materiales Vivos, Adaptativos y Autónomos de Energía (livMatS) de la Universidad de Freiburg.
Fuente de la historia:
Materiales proporcionado por universidad de pittsburgh. Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
