La alumna Itxaro Sukia Mendizabal ha logrado una destacada calificación de SOBRESALIENTE CUM LAUDE con mención en el Doctorado Internacional. Su tesis, titulada Development of bio-inspired sandwich structures manufactured by 3D printing of composites, aborda un tema de gran relevancia en el contexto actual de sostenibilidad y eficiencia energética.
Un enfoque innovador hacia la sostenibilidad en el transporte
En un momento en que los objetivos climáticos son cada vez más exigentes, la descarbonización del transporte se presenta como una prioridad estratégica. En la Unión Europea, los vehículos de carretera son responsables de más del 70% de las emisiones del sector, lo que ha generado una creciente demanda por soluciones estructurales que sean ligeras, eficientes y sostenibles. La reducción del peso es crucial para optimizar el consumo energético y la autonomía de los vehículos eléctricos (VE), planteando así un desafío significativo: disminuir la masa sin comprometer el rendimiento mecánico.
Los paneles sándwich han surgido como una alternativa prometedora debido a su elevada relación entre rigidez y peso. Sin embargo, los métodos tradicionales que emplean ensamblajes y adhesivos limitan tanto la eficiencia productiva como la reciclabilidad y fiabilidad de estos materiales. Por ello, se requiere un enfoque innovador que supere estas barreras sin sacrificar las prestaciones necesarias.
Investigación sobre estructuras sándwich sostenibles
La investigación presentada en esta tesis doctoral se centra en el diseño, optimización e integración multifuncional de estructuras sándwich sostenibles fabricadas mediante fabricación aditiva (AM). Este estudio pone especial énfasis en el rendimiento estructural, la eficiencia del material y el impacto ambiental, explorando núcleos bioinspirados con gradiente funcional y utilizando materiales como PLA espumable (LW PLA) y Onyx@.
Uno de los ejes principales de esta investigación examina núcleos trabeculares inspirados en estructuras naturales. Estas arquitecturas, basadas en alas de escarabajo, superan los diseños hexagonales convencionales al ofrecer mayor rigidez y absorción de energía bajo carga. Se implementaron diseños con gradiente funcional (FG) y optimización topológica (TO), donde variaciones locales en la geometría celular permiten adaptar la respuesta a cargas complejas.
Núcleos sostenibles y su impacto ambiental
El segundo eje se enfoca en núcleos fabricados con filamento de biopolímero espumable. Las pruebas realizadas demostraron correlaciones significativas entre los parámetros de impresión, densidad y propiedades mecánicas. Un rango de densidad entre 460–1115 kg/m³ permitió controlar con precisión el comportamiento estructural; las muestras más destacadas alcanzaron módulos de tracción de 2,85 GPa y resistencia a compresión de 23,3 MPa.
El análisis del ciclo de vida (LCA) evidenció que los núcleos FG LW PLA consumieron más del 70% menos energía por unidad comparado con diseños homogéneos. En comparación con espumas convencionales, estos núcleos ofrecieron propiedades competitivas o superiores junto con una mayor adaptabilidad y reducción de residuos durante su fabricación.
Integración fotovoltaica para un futuro autónomo
Finalmente, el tercer eje se centra en la integración funcionalidad fotovoltaica (FV) para captar energía sin comprometer la integridad estructural. Se desarrollaron paneles multifuncionales mediante células FV flexibles incorporadas en estructuras sándwich compuestas por núcleos trabeculares impresos en 3D junto a láminas de fibra de vidrio impregnadas en resina. Las pruebas realizadas mostraron que la capa FV tenía un efecto mínimo sobre el comportamiento mecánico global; cualquier leve reducción en resistencia se compensaba con una mayor disipación de energía y funcionalidad.
Estos paneles mantuvieron su robustez mecánica y operatividad eléctrica, validando así el concepto de componentes estructurales multifuncionales y energéticamente autónomos.
Si (
No(
