CIMa · Universidad de Burgos

Investigación

Comprender los materiales, diseñar cómo estudiarlos y aplicar ese conocimiento a problemas de ingeniería.

En CIMa combinamos caracterización experimental, simulación numérica y diseño mecánico para investigar el comportamiento de materiales, componentes y estructuras. Estudiamos cómo responden a las cargas, las vibraciones y las condiciones de servicio, y desarrollamos métodos y equipos cuando las herramientas disponibles no permiten responder a una pregunta de investigación.

Nuestra actividad se organiza en cuatro líneas complementarias.

01 / Línea de investigación

Elastómeros, viscoelasticidad y vibraciones

Caracterizar la respuesta de los materiales cuando la carga cambia con el tiempo

Investigamos el comportamiento mecánico de elastómeros y otros materiales viscoelásticos, con especial atención a su respuesta dinámica y a su aplicación en componentes antivibratorios.

Estudiamos cómo influyen la frecuencia, la precarga y la amplitud de excitación en la rigidez y la disipación de energía. Combinamos ensayos y modelos para relacionar las propiedades del material con la respuesta del componente y comprender los fenómenos que aparecen a altas frecuencias.

Qué investigamos

  • Caracterización del módulo dinámico complejo, la rigidez dinámica y el factor de pérdidas.
  • Influencia de las condiciones de carga en la respuesta viscoelástica.
  • Identificación de modelos para reproducir el comportamiento experimental.
  • Efectos de inercia, resonancias internas y propagación de ondas en los ensayos y componentes.

Esta línea se apoya en el Laboratorio de Dinámica y Vibraciones de Alta Frecuencia —DINAF— y conecta con aplicaciones como el aislamiento de vibraciones y la evaluación de nuevos materiales elastoméricos.

Volver arriba
Probeta azul instrumentada en el prototipo CIMa para ensayos dinámicos
Caracterización dinámica de una probeta en el prototipo CIMa.
02 / Línea de investigación

Metaestructuras y materiales fabricados por impresión 3D

Utilizar la geometría para modificar la respuesta mecánica y dinámica

Investigamos estructuras cuya respuesta depende tanto del material como de su arquitectura interna. La fabricación aditiva permite explorar geometrías celulares y configuraciones difíciles de obtener mediante procesos convencionales.

Combinamos diseño, simulación y ensayos para estudiar la relación entre geometría, proceso de fabricación y comportamiento mecánico. Buscamos comprender cómo pueden utilizarse estas variables para ajustar la rigidez, la deformación y la transmisión de vibraciones.

Qué investigamos

  • Respuesta mecánica y dinámica de estructuras celulares y metamateriales.
  • Influencia de la geometría, la orientación de fabricación y las propiedades del material.
  • Propagación de ondas y posibilidades de atenuación de vibraciones en intervalos de frecuencia seleccionados.
  • Comparación entre predicciones numéricas y resultados experimentales.

La observación de la estructura fabricada y de sus defectos complementa los ensayos y ayuda a interpretar las diferencias entre el diseño y el comportamiento real.

Volver arriba
Reconstrucción por tomografía de un metamaterial fabricado por impresión aditiva FDM
Tomografía de un metamaterial fabricado por impresión aditiva FDM.
03 / Línea de investigación

Caracterización mecánica, fatiga y mecanismos de daño

Relacionar las propiedades del material con su resistencia y sus mecanismos de fallo

Estudiamos el comportamiento de materiales y componentes sometidos a cargas estáticas, variables y mantenidas en el tiempo. Investigamos los mecanismos que gobiernan la deformación, la iniciación y propagación de grietas y la rotura.

Combinamos ensayos mecánicos, análisis microestructural, observación de superficies de fractura y simulación numérica para interpretar la respuesta del material y evaluar la influencia de su fabricación y de las condiciones de servicio.

Qué investigamos

  • Determinación de propiedades mecánicas mediante ensayos convencionales, miniaturizados y adaptados a geometrías específicas.
  • Comportamiento a fatiga y evolución del daño bajo cargas repetidas.
  • Influencia del ambiente y de la microestructura en la resistencia y la fractura.
  • Análisis de fallos de componentes y contraste de los mecanismos propuestos con evidencias experimentales.

Entre los desarrollos del grupo se encuentran métodos basados en el ensayo miniatura de punzonado, ensayos de tracción circunferencial de anillos y sistemas para estudiar la fatiga con exposición simultánea a un medio electroquímico.

Volver arriba
Superficie fracturada de un perfil ferroviario
Superficie fracturada de un perfil ferroviario.
04 / Línea de investigación

Diseño de ensayos mecánicos singulares y fabricación de equipos

Crear herramientas experimentales para necesidades de investigación específicas

Diseñamos y desarrollamos métodos, utillajes y equipos de ensayo cuando una necesidad de caracterización requiere una solución propia. El trabajo comienza con la definición de la pregunta científica y abarca el diseño mecánico, la instrumentación, la fabricación, la integración y la puesta a punto.

La simulación y el análisis del sistema de medida acompañan este proceso para identificar cómo influye el montaje en los resultados y establecer procedimientos de ensayo adecuados.

Qué desarrollamos

  • Equipos para la caracterización mecánica y dinámica de materiales.
  • Utillajes para probetas pequeñas, componentes y geometrías no convencionales.
  • Adaptaciones que combinan solicitaciones mecánicas y condiciones ambientales.
  • Procedimientos de medida, validación e interpretación de resultados.

El prototipo CIMa de alta frecuencia, la celda electroquímica para fatiga por flexión rotativa y el equipo en desarrollo dentro de TYRECYCLE ilustran esta capacidad para transformar una necesidad científica en una herramienta experimental.

Volver arriba
Equipo de ensayos diseñado y fabricado por CIMa en el marco de la colaboración en TYRECYCLE
Equipo de ensayos desarrollado para la colaboración en TYRECYCLE.
Proyectos, colaboración y transferencia

Investigación conectada con aplicaciones

Estas líneas se desarrollan mediante proyectos competitivos, colaboraciones con otros grupos y contratos con empresas. Las necesidades de una aplicación orientan nuevas preguntas de investigación, y el conocimiento obtenido permite mejorar materiales, componentes y métodos de ensayo.