Nuevo híbrido madera-metal para una construcción ligera.

© Fraunhofer WKI
Desde un punto de vista ecológico, las espumas de madera son ideales para una amplia gama de aplicaciones.

Hoy en día, la sostenibilidad es un aspecto clave en el desarrollo de nuevos materiales, donde el enfoque principal es garantizar que los materiales utilizados de entrada provengan de fuentes renovables y que el producto sea reciclable al final de su vida útil. Investigadores del Instituto Fraunhofer para la Investigación de la Madera, WKI están desarrollando espumas de madera hechas completamente de madera. Las propiedades adhesivas naturales de la madera hacen que los adhesivos sintéticos sean superfluos. Desde un punto de vista ecológico, esto hace que las espumas de madera sean ideales para una amplia gama de aplicaciones, por ejemplo, como material central para la construcción liviana y paneles sándwich, como material de empaque, o para aislamiento térmico o insonorización.

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Para ampliar la gama de aplicaciones de espuma de madera, un grupo de investigadores del Instituto Fraunhofer dirigido por el Dr. Frauke Bunzel de Fraunhofer WKI desarrolló un híbrido de espuma de madera y metal que une las propiedades de la espuma de madera y la esponja de metal. En el transcurso del proyecto, elaboraron los principios para la fabricación del compuesto y determinaron sus propiedades clave iniciales, lo que hizo posible clasificarlo en relación con otros materiales.

Fortalecer la espuma de madera con un esqueleto de metal

© Fraunhofer IWU Placas de esponja de metal

En los proyectos de seguimiento, los investigadores adaptarán las propiedades del compuesto a las aplicaciones seleccionadas. «Fortalecer la espuma de madera con un esqueleto de metal, por ejemplo, puede mejorar sustancialmente su característica resistencia a la flexión». En el caso de la espuma HoMe, la resistencia a la flexión del híbrido es incluso mayor que la de sus dos componentes. «Eso lo convierte en un material de núcleo ideal para paneles tipo sándwich o como material semiacabado liviano autoportante», explica el Dr. Bunzel. Otra ventaja es que, a diferencia de la espuma de madera, la esponja de metal puede conducir la electricidad. Las propiedades sobresalientes de la espuma de madera son sus altos niveles de absorción de sonido y baja conductividad térmica, lo que lo convierte en un excelente material de aislamiento. La combinación de esponja de metal y espuma de madera crea un material híbrido liviano con una funcionalidad más alta, que se puede usar para componentes que brindan refuerzo y absorben el sonido. Por lo tanto, el material es adecuado para su uso en la industria automotriz, por ejemplo, como refuerzo de tapetes acústicos en compartimientos de motores o como placas de piso.

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Excelente material de aislamiento

Otras aplicaciones son concebibles también. A diferencia de la espuma de madera, la esponja de metal puede conducir la electricidad. Las propiedades sobresalientes de la espuma de madera son sus altos niveles de absorción de sonido y baja conductividad térmica, lo que lo convierte en un excelente material de aislamiento. La combinación de esponja de metal y espuma de madera crea un material híbrido liviano con una funcionalidad más alta, uno que puede usarse para componentes que brindan refuerzo y absorben el sonido. Por lo tanto, el material es adecuado para su uso en la industria automotriz, por ejemplo, como refuerzo de tapetes acústicos en compartimientos de motores o como placas de piso.

¿Cómo se obtiene la espuma de madera en la esponja de metal?

El solo hecho de poner las espumas de madera y metal en un tazón y mezclarlas no funciona, la razón es que los investigadores de la IWU Fraunhofer no hacen espuma en la esponja de metal, sino que la fabrican en un proceso de fundición. El resultado es una estructura metálica de célula abierta similar a una esponja con muchas cavidades diminutas. Actualmente, esta esponja de metal se fabrica en placas de 250 mm x 250 mm x 30 mm. La espuma de madera, que tiene una consistencia firme similar a la de las claras de huevo batidas, debe insertarse en la placa de esponja de metal.

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Originalmente, el equipo intentó ejercer presión para forzar la espuma de madera en la placa de esponja de metal, pero las fibras de madera se pegaron a la superficie, infiltrándose solo en las cavidades en los márgenes de la esponja. La solución fue una técnica de tapping, que permitió a los investigadores llenar toda la esponja de metal con espuma de madera.

El grupo de trabajo está buscando actualmente formas de simplificar la cadena del proceso para producir la espuma de madera y simplificar y acelerar el proceso para insertar la espuma de madera en la esponja de metal. El objetivo es conseguir que la espuma HoMe entre en producción a escala industrial pronto.

© Fraunhofer IWU La esponja de metal se fabrica en un proceso de fundición.

Material híbrido que comprende espuma de polímero y un esqueleto de aluminio en forma de panal.

Uno de los objetivos del proyecto de espuma HoMe era obtener materiales más rígidos con propiedades aislantes, y esto implicó el desarrollo de un material híbrido que comprende Espuma polimérica y un esqueleto de aluminio en forma de panal.

Las celdas de aluminio en forma de panal de abeja se despliegan como resortes de hojas para prestar las propiedades materiales que amortiguan golpes y vibraciones.

Otra función potencial es la conductividad térmica, por ejemplo para facilitar la gestión térmica cuando el material se utiliza para encapsular componentes electrónicos de alto rendimiento electrónica; cuando se utiliza como material de caja para electrónica de alto rendimiento, el material facilita la gestión térmica.

Research News Septiembre de 2018 – Nuevo híbrido de madera y metal para construcción liviana [PDF 1.89 MB]

Fuente: Fraunhofer-Gesellschaft

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