Propagación de Ondas y Aplicación de Monitoreo de Salud Estructural en Piezas Fabricadas por Fabricación Aditiva
Autores: Modir, Alireza; Tansel, Ibrahim
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2021
Acceso abierto
Artículo científico
2021
Propagación de Ondas y Aplicación de Monitoreo de Salud Estructural en Piezas Fabricadas por Fabricación Aditiva
Categoría
Procesos industriales
Subcategoría
Automatización industrial
Palabras clave
Fabricación aditiva
Densidad de relleno
Monitoreo de salud estructural
Propagación de ondas
Elementos piezoeléctricos
Ondas superficiales
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 28
Citaciones: Sin citaciones
Las aplicaciones de la fabricación aditiva (AM) han ido en aumento constante en muchos sectores industriales. AM permite crear geometrías complejas dentro de una pieza para dejar un espacio vacío, llamado rellenos. Las piezas más ligeras se fabrican en menos tiempo con menos deformación si la resistencia de la pieza cumple con los requisitos de diseño. Si bien los beneficios del monitoreo de la salud estructural (SHM) han sido probados en diferentes estructuras, pocos estudios han investigado los métodos de SHM en piezas de AM. En este estudio, se ha investigado la relación entre la propagación de ondas y la densidad de relleno para las piezas de polímero fabricadas aditivamente. La propagación de ondas superficiales se monitorea utilizando elementos piezoeléctricos. Se fabricaron cuatro piezas rectangulares utilizando el método de extrusión de material con densidades de relleno rectilíneas del 20%, 40%, 60% y 100%. Se adjuntaron cuatro elementos piezoeléctricos en la superficie de cada viga, uno para la excitación y tres para monitorear la respuesta de la pieza a distancias iguales en cada parte. Los resultados demostraron que las ondas superficiales disminuyen más rápido en piezas con densidades más bajas. La señal recibida en la pieza con rellenos totalmente sólidos mostró amplitudes aproximadamente 10 veces más altas en comparación con la pieza con un 20% de relleno. Se utilizó el método de respuesta superficial a la excitación (SuRE) para detectar la carga en la pieza. Además, se calculó la velocidad de propagación de la onda excitando las piezas con una señal de pulso de 10 microsegundos de duración. La velocidad de propagación de la onda fue casi la misma para todas las densidades de relleno.
Descripción
Las aplicaciones de la fabricación aditiva (AM) han ido en aumento constante en muchos sectores industriales. AM permite crear geometrías complejas dentro de una pieza para dejar un espacio vacío, llamado rellenos. Las piezas más ligeras se fabrican en menos tiempo con menos deformación si la resistencia de la pieza cumple con los requisitos de diseño. Si bien los beneficios del monitoreo de la salud estructural (SHM) han sido probados en diferentes estructuras, pocos estudios han investigado los métodos de SHM en piezas de AM. En este estudio, se ha investigado la relación entre la propagación de ondas y la densidad de relleno para las piezas de polímero fabricadas aditivamente. La propagación de ondas superficiales se monitorea utilizando elementos piezoeléctricos. Se fabricaron cuatro piezas rectangulares utilizando el método de extrusión de material con densidades de relleno rectilíneas del 20%, 40%, 60% y 100%. Se adjuntaron cuatro elementos piezoeléctricos en la superficie de cada viga, uno para la excitación y tres para monitorear la respuesta de la pieza a distancias iguales en cada parte. Los resultados demostraron que las ondas superficiales disminuyen más rápido en piezas con densidades más bajas. La señal recibida en la pieza con rellenos totalmente sólidos mostró amplitudes aproximadamente 10 veces más altas en comparación con la pieza con un 20% de relleno. Se utilizó el método de respuesta superficial a la excitación (SuRE) para detectar la carga en la pieza. Además, se calculó la velocidad de propagación de la onda excitando las piezas con una señal de pulso de 10 microsegundos de duración. La velocidad de propagación de la onda fue casi la misma para todas las densidades de relleno.