Optimización y fabricación de sensores piezoeléctricos innovadores: un enfoque acoplado entre modelización matemática e impresión 3D
El proyecto PonArcad (2026), dirigido por un equipo multidisciplinar del laboratorio CERAMATHS, se desarrolla en el marco de la Convocatoria de Incentivos a la Acción (ARI) del propio laboratorio. El proyecto combina la experiencia de los departamentos DMATHS (modelización matemática) y DMP (fabricación experimental). Su ambición es diseñar sensores piezoeléctricos con geometrías innovadoras, como puentes o arcos, para reducir el consumo de material al tiempo que se optimiza su eficacia electromecánica. Este enfoque se basa en un novedoso acoplamiento entre la modelización teórica, las simulaciones numéricas (Python/COMSOL) y la fabricación aditiva (impresión 3D, corte por láser).
Fabricación experimental.
El equipo de cinco investigadores se reparte a partes iguales entre los dos departamentos. Mohammad Akil, Serge Nicaise y Matthias Täufer (DMATHS) se centran en la modelización, la optimización topológica y la homogeneización, mientras que Mohamed Benachour y Mohamed Rguiti (DMP) dirigen la fabricación y la caracterización eléctrica de prototipos. Este reparto de funciones garantiza una sinergia óptima entre la teoría y la práctica.
El proyecto se articula en torno a un calendario preciso: los tres primeros meses de 2026 se dedicarán al desarrollo de modelos teóricos. De abril a junio, el PMD realizará las primeras simulaciones y construirá prototipos. La segunda mitad del año se dedicará a comparar los resultados experimentales con las predicciones del modelo, así como a optimizar las geometrías, antes de la finalización mediante impresión 3D.
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La originalidad de PonArcad reside en su enfoque integrado, que combina modelado y fabricación para crear una metodología reproducible. El proyecto pretende comprender la influencia de la geometría en el rendimiento de los sensores, identificar los parámetros clave y desarrollar herramientas simplificadas de optimización topológica que puedan aplicarse a otros materiales o dispositivos.
A nivel de colaboración, el proyecto se basa en intercambios mensuales entre los dos departamentos y en una colaboración internacional con el laboratorio LabSIPE (Marruecos). Esta asociación, formalizada mediante una tesis cotutela, permitirá explorar aplicaciones avanzadas, como el uso de la IA para interpretar datos o probar sensores en condiciones reales.
Los resultados esperados incluyen el desarrollo de modelos simplificados, herramientas de simulación accesibles y prototipos optimizados, validados experimentalmente. Los avances se difundirán a través de publicaciones científicas y conferencias, fortaleciendo los vínculos interdisciplinarios dentro de CERAMATHS. Este proyecto sienta las bases para futuros y ambiciosos trabajos en el campo de los sensores piezoeléctricos inteligentes, combinando rendimiento y durabilidad.
Sensores piezoeléctricos inteligentes.