Ilustración de los conceptos detrás de contact.engineering, abordando los tres desafíos centrales. Primero, el gemelo de superficie digital combina múltiples mediciones (de múltiples técnicas) en una descripción estadística de la superficie de la pieza o muestra. En segundo lugar, esta representación se puede utilizar para análisis de superficie y, en tercer lugar, se puede compartir de forma privada con colaboradores o públicamente con un DOI. La imagen del implante de cadera se ha reproducido con permiso, copyright Mathys AG Suiza. Crédito: Topografía de Superficies: Metrología y Propiedades (2022). DOI: 10.1088/2051-672X/ac860a/meta
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 incluyó al Dr. Michael Röttger del Departamento de Ingeniería de Microsistemas, el Prof. Lars Pastewka y Antoine Sanner del Departamento de Ingeniería de Microsistemas y el Clúster de Excelencia livMatS de la Universidad de Freiburg, y el Prof. Tevis Jacobs del Departamento de Ingeniería Mecánica y Materiales. Ciencia en la Escuela de Ingeniería Swanson de la Universidad de Pittsburgh. Presentaron la plataforma de software en la revista Topografía de Superficies: Metrología y Propiedades.
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 la ingeniería de contacto 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».
Michael C Röttger et al, Contact.engineering: cree, analice y publique gemelos de superficie digitales a partir de mediciones topográficas en muchas escalas, Topografía de Superficies: Metrología y Propiedades (2022). DOI: 10.1088/2051-672X/ac860a/meta
Citación: Nueva plataforma de software avanza en la comprensión del acabado superficial de los componentes fabricados (2022, 19 de septiembre) consultado el 19 de septiembre de 2022 en https://techxplore.com/news/2022-09-software-platform-advances-surface-finish.html
Este documento está sujeto a derechos de autor. Aparte de cualquier trato justo con fines de estudio o investigación privados, ninguna parte puede reproducirse sin el permiso por escrito. El contenido se proporciona únicamente con fines informativos.
