Name: Caracterización de metamateriales elásticos disipativos producidos por fabricación aditiva (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2024-06-28T14:30:00.000+00:00
Duration: 9 min 39 s
Description: Aprenda a caracterizar propiedades viscoelásticas de polímeros fabricados aditivamente mediante análisis ultrasónico y modelado numérico. Este protocolo mejora el diseño de metamateriales para control de ondas.

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<meta charset="utf8"></head><body>Caracterización de las propiedades viscoelásticas de los metamateriales poliméricos impresos en 3D

<ol><li>Lodge, T. P., Hiemenz, P. C. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aLodge%2C+TP+%22Polymer+Chemistry.+Third+edition%22">Polymer Chemistry. Third edition</a>. , CRC Press. Boca Raton. (2020).</li>
<li>Lakes, R. S. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aLakes%2C+RS+%22Viscoelastic+Solids%22">Viscoelastic Solids</a>. (1998), CRC Press. Boca Raton. (2017).</li>
<li>Manconi, E., Mace, B. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Estimation+of+the+loss+factor+of+viscoelastic+laminated+panels+from+finite+element+analysis%5BTitle%5D)+AND+%22J+Sound+Vib%22%5BJournal%5D)">Estimation of the loss factor of viscoelastic laminated panels from finite element analysis.</a> J Sound Vib. 329 (19), 3928-3939 (2010).</li>
<li>Moiseyenko, R. P., Laude, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Material+loss+influence+on+the+complex+band+structure+and+group+velocity+in+phononic+crystals%5BTitle%5D)+AND+%22Phys+Rev+B%22%5BJournal%5D)">Material loss influence on the complex band structure and group velocity in phononic crystals.</a> Phys Rev B. 83 (6), 064301(2011).</li>
<li>Frazier, M. J., Hussein, M. I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Viscous-to-viscoelastic+transition+in+phononic+crystal+and+metamaterial+band+structures%5BTitle%5D)+AND+%22J+Acoust+Soc+Am%22%5BJournal%5D)">Viscous-to-viscoelastic transition in phononic crystal and metamaterial band structures.</a> J Acoust Soc Am. 138 (5), 3169-3180 (2015).</li>
<li>Krushynska, A. O., Kouznetsova, V. G., Geers, M. G. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Visco-elastic+effects+on+wave+dispersion+in+three-phase+acoustic+metamaterials%5BTitle%5D)+AND+%22J+Mech+Phys+Solids%22%5BJournal%5D)">Visco-elastic effects on wave dispersion in three-phase acoustic metamaterials.</a> J Mech Phys Solids. 96, 29-47 (2016).</li>
<li>Krushynska, A. O., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Dissipative+dynamics+of+polymer+phononic+materials%5BTitle%5D)+AND+%22Adv+Funct+Mater%22%5BJournal%5D)">Dissipative dynamics of polymer phononic materials.</a> Adv Funct Mater. 31 (30), 2103424(2021).</li>
<li>Merheb, B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Elastic+and+viscoelastic+effects+in+rubber%2Fair+acoustic+band+gap+structures%3A+A+theoretical+and+experimental+study%5BTitle%5D)+AND+%22J+Appl+Phys%22%5BJournal%5D)">Elastic and viscoelastic effects in rubber/air acoustic band gap structures: A theoretical and experimental study.</a> J Appl Phys. 104 (6), 064913(2008).</li>
<li>Krushynska, A. O., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Emerging+topics+in+nanophononics+and+elastic%2C+acoustic%2C+and+mechanical+metamaterials%3A+an+overview%5BTitle%5D)+AND+%22Nanophotonics%22%5BJournal%5D)">Emerging topics in nanophononics and elastic, acoustic, and mechanical metamaterials: an overview.</a> Nanophotonics. 12 (4), 659-686 (2023).</li>
<li>Renaud, F., Dion, J. -L., Chevallier, G., Tawfiq, I., Lemaire, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+new+identification+method+of+viscoelastic+behavior%3A+Application+to+the+generalized+Maxwell+model%5BTitle%5D)+AND+%22Mech+Syst+Signal+Process%22%5BJournal%5D)">A new identification method of viscoelastic behavior: Application to the generalized Maxwell model.</a> Mech Syst Signal Process. 25 (3), 991-1010 (2011).</li>
<li>Lewandowski, R., Chorążyczewski, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Identification+of+the+parameters+of+the+Kelvin-Voigt+and+the+Maxwell+fractional+models%2C+used+to+modeling+of+viscoelastic+dampers%5BTitle%5D)+AND+%22Comput+Struct%22%5BJournal%5D)">Identification of the parameters of the Kelvin-Voigt and the Maxwell fractional models, used to modeling of viscoelastic dampers.</a> Comput Struct. 88 (1-2), 1-17 (2010).</li>
<li>Lewińska, M. A., Kouznetsova, V. G., van Dommelen, J. A. W., Krushynska, A. O., Geers, M. G. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+attenuation+performance+of+locally+resonant+acoustic+metamaterials+based+on+generalised+viscoelastic+modelling%5BTitle%5D)+AND+%22Int+J+Solids+Struct%22%5BJournal%5D)">The attenuation performance of locally resonant acoustic metamaterials based on generalised viscoelastic modelling.</a> Int J Solids Struct. 126-127, 163-174 (2017).</li>
<li>Lee, D., Kim, M., Rho, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+finite+element+method+towards+acoustic+phononic+crystals+by+weak+formulation%5BTitle%5D)+AND+%22J+Phys+Condens+Matter%22%5BJournal%5D)">A finite element method towards acoustic phononic crystals by weak formulation.</a> J Phys Condens Matter. 31 (37), 375901(2019).</li>
<li>Langer, P., Maeder, M., Guist, C., Krause, M., Marburg, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((More+than+six+elements+per+wavelength%3A+The+practical+use+of+structural+finite+element+models+and+their+accuracy+in+comparison+with+experimental+results%5BTitle%5D)+AND+%22J+Comput+Acoust%22%5BJournal%5D)">More than six elements per wavelength: The practical use of structural finite element models and their accuracy in comparison with experimental results.</a> J Comput Acoust. 25 (04), 1750025(2017).</li>
<li>Poggetto, V. F. D., Serpa, A. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Elastic+wave+band+gaps+in+a+three-dimensional+periodic+metamaterial+using+the+plane+wave+expansion+method%5BTitle%5D)+AND+%22Int+J+Mech+Sci%22%5BJournal%5D)">Elastic wave band gaps in a three-dimensional periodic metamaterial using the plane wave expansion method.</a> Int J Mech Sci. 184, 105841(2020).</li>
<li>de Oliveira, V. B. S., Schalcher, L. F. C., dos Santos, J. M. C., Miranda Jr, E. J. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Wave+attenuation+in+1-D+viscoelastic+phononic+crystal+rods+using+different+polymers%5BTitle%5D)+AND+%22Mater+Res%22%5BJournal%5D)">Wave attenuation in 1-D viscoelastic phononic crystal rods using different polymers.</a> Mater Res. 26, 10.1590/1980-5373-mr-2022-0534 (2023).</li>
<li>Xiao, Y., Wen, J., Wen, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Broadband+locally+resonant+beams+containing+multiple+periodic+arrays+of+attached+resonators%5BTitle%5D)+AND+%22Phys+Lett+A%22%5BJournal%5D)">Broadband locally resonant beams containing multiple periodic arrays of attached resonators.</a> Phys Lett A. 376 (16), 1384-1390 (2012).</li>
<li>Kulpe, J. A., Sabra, K. G., Leamy, M. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Bloch-wave+expansion+technique+for+predicting+wave+reflection+and+transmission+in+two-dimensional+phononic+crystals%5BTitle%5D)+AND+%22J+Acoust+Soc+Am%22%5BJournal%5D)">Bloch-wave expansion technique for predicting wave reflection and transmission in two-dimensional phononic crystals.</a> J Acoust Soc Am. 135 (4), 1808-1819 (2014).</li>
<li>Guo, Z., Sheng, M., Pan, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Flexural+wave+attenuation+in+a+sandwich+beam+with+viscoelastic+periodic+cores%5BTitle%5D)+AND+%22J+Sound+Vib%22%5BJournal%5D)">Flexural wave attenuation in a sandwich beam with viscoelastic periodic cores.</a> J Sound Vib. 400, 227-247 (2017).</li>
<li>Valiya Valappil, S., Krushynska, A. O., Aragón, A. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Analytical+characterization+of+the+dynamic+response+of+viscoelastic+metamaterials%5BTitle%5D)+AND+%22Comput+Mater+Sci%22%5BJournal%5D)">Analytical characterization of the dynamic response of viscoelastic metamaterials.</a> Comput Mater Sci. 229, 112385(2023).</li>
<li>Shi, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Spectral+element+method+for+band-structure+calculations+of+3D+phononic+crystals%5BTitle%5D)+AND+%22J+Phys+D+Appl+Phys%22%5BJournal%5D)">Spectral element method for band-structure calculations of 3D phononic crystals.</a> J Phys D Appl Phys. 49 (45), 455102(2016).</li>
<li>Matlack, K. H., Bauhofer, A., Krödel, S., Palermo, A., Daraio, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Composite+3D-printed+metastructures+for+low-frequency+and+broadband+vibration+absorption%5BTitle%5D)+AND+%22Proc+Natl+Acad+Sci+U+S+A%22%5BJournal%5D)">Composite 3D-printed metastructures for low-frequency and broadband vibration absorption.</a> Proc Natl Acad Sci U S A. 113 (30), 8386-8390 (2016).</li>
<li>Van Belle, L., Claeys, C., Deckers, E., Desmet, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((On+the+impact+of+damping+on+the+dispersion+curves+of+a+locally+resonant+metamaterial%3A+Modelling+and+experimental+validation%5BTitle%5D)+AND+%22J+Sound+Vib%22%5BJournal%5D)">On the impact of damping on the dispersion curves of a locally resonant metamaterial: Modelling and experimental validation.</a> J Sound Vib. 409, 1-23 (2017).</li>
<li>D'Alessandro, L., Krushynska, A. O., Ardito, R., Pugno, N. M., Corigliano, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+design+strategy+to+match+the+band+gap+of+periodic+and+aperiodic+metamaterials%5BTitle%5D)+AND+%22Sci+Rep%22%5BJournal%5D)">A design strategy to match the band gap of periodic and aperiodic metamaterials.</a> Sci Rep. 10 (1), 16403(2020).</li>
<li>Theobald, P., Zeqiri, B., Avison, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Couplants+and+their+influence+on+AE+sensor+sensitivity%5BTitle%5D)+AND+%22J+Acoust+Emiss%22%5BJournal%5D)">Couplants and their influence on AE sensor sensitivity.</a> J Acoust Emiss. 26, 91-97 (2008).</li>
<li>Samykano, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mechanical+property+of+FDM+printed+ABS%3A+influence+of+printing+parameters%5BTitle%5D)+AND+%22Int+J+Adv+Manuf+Technol%22%5BJournal%5D)">Mechanical property of FDM printed ABS: influence of printing parameters.</a> Int J Adv Manuf Technol. 102 (9-12), 2779-2796 (2019).</li>
<li>Hussein, M. I., Leamy, M. J., Ruzzene, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Dynamics+of+Phononic+Materials+and+Structures%3A+Historical+Origins%2C+Recent+Progress%2C+and+Future+Outlook%5BTitle%5D)+AND+%22Appl+Mech+Rev%22%5BJournal%5D)">Dynamics of Phononic Materials and Structures: Historical Origins, Recent Progress, and Future Outlook.</a> Appl Mech Rev. 66 (4), 040802(2014).</li>
</ol>

<table><tbody><tr><td>Acrilonitrilo Butadieno Estireno&nbsp;( ABS)</td><td>BASF</td><td>https://www.xometry.com/resources/3d-printing/abs-3d-printing-filament/</td> <td>Temperatura de impresión: 225-245 &deg; C</td></tr><tr><td>COMSOL Multiphysics 6.0</td><td>COMSOL</td><td>https://www.comsol.com/product-download/6.0</td> Sistema DAQ de <td>software de elementos finitos</td></tr><tr><td>para DIC</td><td>Dantec Dynamics</td><td>https://www.dantecdynamics.com/components/daq-controllers/</td><td></td></tr> <tr><td>Discovery DSC 25</td><td>TA Instruments</td><td>https://www.tainstruments.com/dsc-25/</td> <td>Software: Tríos; Pan:</td></tr><tr><td>Aluminio DMA 8000</td><td>Perkin Elmer</td><td>https://www.perkinelmer.com/product/dma-8000-analyzer-qtz-window-ssti-clamp-n5330101</td><td>Software: PerkinElmer</td></tr><tr><td>DN2.813-04 Spectrum hybridNetbox</td><td>Spectrum Instrumentation</td><td>https://spectrum-instrumentation.com/products/details/DN2813-04.php</td><td>generador y digitalizador de señales de 4 canales; Software utilizado: SBench6</td></tr><tr><td>Impresora 3D FDM Ultimaker 3.0</td><td>Ultimaker</td><td>https://ultimaker.com/3d-printers/s-series/ultimaker-s3/</td> <td>Slicer: Ultimaker Cura</td></tr><tr><td>Unidad láser Polytec OFV 534</td><td>Polytec GmbH</td><td>https://www.polytec.com/eu/vibrometry/products</td><td>Láser y cabezal láser, como un conjunto</td></tr><tr><td>Controlador de vibrómetro Polytec OFV-5000</td><td>Polytec GmbH</td><td>https://www.polytec.com/eu/vibrometry/products</td><td>Controlador LDV</td></tr><tr><td>Amplificador de potencia Tipo 2718</td><td>Bruel & Kjaer</td><td>https://www.bksv.com/en/instruments/vibration-testing-equipment/vibration-amplifiers/exciters/power-amplifier-type-2718</td><td>Capacidad de salida de potencia de 75 VA</td></tr><tr><td>PRYY-0110</td><td>PI Ceramic</td><td>https://www.piceramic.com/en/products/piezoceramic-components/disks-rods-and-cylinders/piezoelectric-discs-1206710</td><td>Discos piezoeléctricos a base de cerámica, con pantalla de Ag</td></tr><tr><td>Q400 DIC</td><td>Limess Messtechnik & Software GmbH</td><td>https://www.limess.com/en/products/q400-digital-image-correlation</td><td>Software: Istra4D</td></tr><tr><td>Thermogravimetric Discovery TGA 550</td><td>TA Instruments</td><td>https://www.tainstruments.com/tga-550/</td> <td>Software: Trios; Pan: Aluminio</td></tr><tr><td>UniVert 1kN Máquina de ensayos de tracción</td><td>Ensayos de biomateriales a escala de celda</td><td>https://www.cellscale.com/products/univert/</td> <td>Software: UniVert; capacidad de la celda de carga: 1 kN</td></tr><tr><td>WMA-300 Amplificador de alta velocidad y alto voltaje</td><td>Falco Systems</td><td>https://www.falco-systems.com/High_voltage_amplifier_WMA-300.html</td><td>Amplificación 50x hasta +150 V y -150 V con respecto a tierra</td></tr></tbody></table>

caracterización de metamateriales elásticos disipativos producidos por fabricación aditiva 

Characterizing Dissipative Elastic Metamaterials Produced by Additive Manufacturing

El protocolo descrito se ilustra mediante la fabricación y caracterización de muestras en forma de hueso y metamateriales hechos de acrilonitrilo butadieno estireno (ABS). Las geometrías de las muestras son las siguientes. Las dimensiones de las muestras en forma de hueso de perro para los ensayos de tracción siguen la designación D638-14. La estructura del metamaterial representa un análogo continuo de un modelo unidimensional de masa-resorte (Archivo Suplementario 1) que está compuesto por 10 discos de radio de 7 mm y 2 mm de espesor ubicados periódicamente a 20 mm, que se unen mediante vigas delgadas de sección transversal cuadrada de 2 mm x 2 mm. El archivo STL para la estructura de hueso de perro utilizada para ensayos de tracción se puede encontrar en el Archivo Suplementario 2.
Impresión 3D de muestras de polímeros Se siguen los pasos de la sección 1 para fabricar el metamaterial y las muestras en forma de hueso utilizando una impresora 3D FDM de dos boquillas. En el software del cortador, el filamento de acrilonitrilo butadieno estireno (ABS) se asigna para la boquilla 1, mientras que la boquilla 2 está apagada ya que las muestras se producen a partir de un solo material sin soporte. Se utilizan los siguientes ajustes de impresión: densidad de relleno del 100%, patrón de relleno lineal de 0,2 mm de altura de capa, temperatura del inyector de 245 °C, temperatura del lecho de 100 °C, velocidad de impresión de 40 mm/s y velocidad del ventilador del 3%. Las geometrías cortadas se muestran en la Figura 1A. Para mantener las piezas fijas durante el proceso de impresión, se aplica una fina capa de pegamento sobre la superficie de la cama de impresión. Una vez finalizada la impresión (Figura 1B), las estructuras impresas en 3D se retiran después de que la cama de impresión se enfríe a temperatura ambiente. Las muestras finales impresas en 3D se muestran en la Figura 1C.
TGA y DSC El TGA del polímero ABS indica un proceso de descomposición de una sola etapa, ver Figura 2A. La temperatura de inicio de la descomposición medida es de 390 °C, y la descomposición completa se produce alrededor de 420 °C. Se observa una pérdida de peso del 5% de la muestra de prueba correspondiente a 363,6 °C, que sirvió como límite superior de temperatura para la prueba DSC. Los resultados de DTG revelan una tasa máxima de descomposición a 404,5 °C. La Figura 2B muestra los resultados de la prueba DSC realizada en un rango de temperatura de 40 °C a 270 °C, indicando una temperatura de transición vítrea (Tg) de 100,4 °C y una temperatura de fusión (Tm) de 216,5 °C.
DMA La temperatura de transición vítrea (Tg) de DSC sirve como límite superior de temperatura para la prueba DMA siguiendo el objetivo de este trabajo de caracterizar el ABS a temperatura ambiente. El DMA se realizó utilizando el DMA 8000, ver Figura 3, en tres muestras, cada una de patrón de relleno lineal alineado a 0° (tipo 1) y 45° (tipo 2) a la referencia <img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/66898/66898eq05.jpg" style="margin: auto;"> de la impresora 3D. Se emplea un barrido de frecuencia de 0,1 a 100 Hz con temperaturas que varían entre 5 °C y 60 °C. La velocidad de calentamiento se ajustó a 2 °C/min, y la temperatura se incrementó en incrementos de 5 °C con una pausa isotérmica de 5 min en cada paso. Las curvas obtenidas a 12 temperaturas diferentes se desplazaron a una temperatura de referencia de 25 °C utilizando la ecuación de Williams-Landel-Ferry (WLF). Los resultados concluyentes de la superposición de tiempo-temperatura para muestras de tipo 1 y tipo 2 (Figura 4) revelan una línea plana para el módulo de almacenamiento y el módulo de pérdida en el rango de frecuencia de 10-7 a 108 Hz. Se observan algunas desviaciones en el módulo de pérdida y en la tangente (δ) en ciertos puntos de la curva TTS.
Ensayos de tracción Las pruebas de tracción se llevaron a cabo utilizando una máquina de tracción máxima (UTM), ver Figura 5, con una capacidad de carga máxima de 1 kN. Los parámetros de prueba incluyeron una fuerza máxima de 980 N y un tiempo de rampa de 60 s. Se estableció un tiempo de recuperación de 10 s y la máquina de prueba de tracción registró 10 puntos de datos de fuerza por segundo. Las cámaras de alta resolución de un sistema DIC capturaron 30 imágenes por fotograma, y el análisis se centró en la región sombreada identificada como polígono 1 en la Figura 6A. Los valores medios de deformación principal dentro de la región sombreada son 1,317 (deformación por tracción) y -0,454 (deformación por compresión). En la Figura 6B se muestran los resultados de la relación de Poisson, con un valor medio observado de 0,37. En la Figura 6C se muestran los resultados para el módulo de Young, calculado a partir de la pendiente de la curva de descarga que muestra la recuperación elástica, que arroja un valor de 0,543 GPa.
Análisis de elementos finitos 
La Figura 7A presenta la geometría de un metamaterial considerado para el análisis de transmisión, donde el "Plano de salida" indica la sonda para medir las señales transmitidas. La curva de transmisión estimada numéricamente se muestra en la Figura 7B, para un desplazamiento de excitación fuera del plano de 1 μm a lo largo <img alt="Equation 4" src="/files/ftp_upload/66898/66898eq04.jpg" style="margin: auto;"> del plano incidente mostrado para el modelo en la Figura 7A. Las caídas en el nivel de transmisión superiores a 20 dB, indicadas por una región sombreada, representan bandas prohibidas de frecuencia en varias gamas de frecuencias.
Pruebas de transmisión de pitch-catch 
La Figura 8 muestra la configuración utilizada para la prueba de transmisión de cabeceo-captura realizada en un análogo continuo 1D simple de un modelo periódico de masa-resorte hecho de polímero ABS de uso común (Figura 9A), utilizando LDV sin contacto. La Figura 9B muestra los resultados de la prueba de transmisión de cabeceo-captura en el dominio de la frecuencia para la muestra de ABS impresa en 3D idéntica a la que se muestra en la Figura 7A. Se utilizó el disco piezoeléctrico apantallado de Ag de base cerámica de frecuencia de resonancia radial de 200 kHz (diámetro 10 mm y espesor 0,2 mm) para aplicar una señal de barrido de frecuencia de 4 kHz a 40 kHz. La señal transmitida se adquirió en la10ª celda unitaria desde el lado de excitación. Los datos registrados en el dominio del tiempo se transformaron al dominio de la frecuencia mediante la aplicación de la transformada rápida de Fourier. Los datos procesados revelan una caída de señal de más de 20 dB en varias frecuencias, lo que indica las bandas prohibidas de frecuencia que se resaltan en azul en la Figura 9B.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66898/66898fig01.jpg"> 
Figura 1: Impresión 3D de muestras de polímeros. (A) Geometría cortada en el software de corte. (B) Proceso de impresión 3D en curso. (C) Muestra de ABS impresa en 3D para pruebas de tracción según la norma ASTM D638. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66898/66898fig01large.jpg" target="_blank">Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66898/66898fig02.jpg"> 
Figura 2: Análisis termogravimétrico (TGA) y calorimetría diferencial de barrido (DSC). Resultados de caracterización térmica del polímero ABS en (A) TGA y DTG y (B) DSC. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66898/66898fig02large.jpg" target="_blank">Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66898/66898fig03.jpg"> 
Figura 3: Análisis mecánico dinámico. (A) Instrumento DMA y partes importantes. (B) Imagen de la configuración de prueba de un solo voladizo (sin muestra). (C) Imagen de una muestra sujetada en la configuración de prueba de un solo voladizo. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66898/66898fig03large.jpg" target="_blank">Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66898/66898fig04.jpg"> 
Figura 4: Resultados de la superposición tiempo-temperatura. Resultados de TTS para polímeros ABS impresos en 3D con un patrón de relleno lineal alineado a 0° (tipo 1) y 45° (tipo 2) con respecto a la referencia <img alt="Equation 5" src="/files/ftp_upload/66898/66898eq05.jpg" style="margin: auto;"> de la impresora 3D: módulo de almacenamiento, módulo de pérdida y tan(δ). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66898/66898fig04large.jpg" target="_blank">Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.</a>
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66898/66898fig05.jpg"> 
Figura 5: Configuración de la prueba de tracción. Diagrama de la configuración de prueba de tracción, incluida la máquina de tracción universal (UTM) junto con una configuración DIC. También se muestra una vista ampliada de la muestra para resaltar el patrón de manchas en la muestra. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66898/66898fig05large.jpg" target="_blank">Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.</a>
<img alt="Figure 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66898/66898fig06.jpg"> 
Figura 6: Resultados de los ensayos de tracción. (A) Imagen de la muestra de ensayo adquirida por ambas cámaras de la configuración DIC. El polígono 1 es el área considerada para los cálculos; La muestra se extrajo de izquierda a derecha. (B) Resultados para la relación de Poisson. (C) Comportamiento de tensión-deformación de las muestras en forma de hueso ABS impresas en 3D (tipo 2) probadas a 50 mm/min (Prueba 1) y 5 mm/min (Prueba 2). Las pruebas se realizaron en cuatro muestras. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66898/66898fig06large.jpg" target="_blank">Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.</a>
<img alt="Figure 7" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66898/66898fig07v2.jpg"> 
Figura 7: Análisis de elementos finitos. (A) Un modelo geométrico para cálculos numéricos de transmisión; ax es la dimensión de la celda unitaria, d es el diámetro del disco y PML representa la capa perfectamente adaptada. (B) Resultados numéricos para los cálculos de transmisión, las regiones sombreadas representan la banda prohibida de frecuencias. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66898/66898fig07largev2.jpg" target="_blank">Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.</a>
<img alt="Figure 8" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66898/66898fig08.jpg"> 
Figura 8: Configuración del experimento de transmisión de pitch-catch. Configuración de pruebas para experimentos de transmisión de cabeceo-captura con un vibrómetro láser Doppler sin contacto utilizado para medir vibraciones mecánicas transmitidas a través de una muestra. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66898/66898fig08large.jpg" target="_blank">Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.</a>
<img alt="Figure 9" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66898/66898fig09v2.jpg"> 
Figura 9: Resultados del experimento de transmisión de brea-captura. (A) Una foto de la estructura del metamaterial de tamaño de celda unitaria ax = 20 mm con diámetro de disco d = 14 mm probado en el experimento de transmisión de brea-captura. Se utiliza un disco piezoeléctrico de frecuencia de resonancia radial de 200 kHz para excitar las vibraciones estructurales y se pega cinta reflectante para su adquisición en diferentes puntos (AP1, AP2, AP3, AP4 y AP5) de la estructura. (B) Resultados experimentales de la prueba de transmisión de lanzamiento-captura. Los registros del incidente y de la señal transmitida se realizaron en el punto de excitación y en el punto de adquisición 5 (AP5), respectivamente. Las regiones sombreadas representan la banda prohibida de frecuencia estimada experimentalmente. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66898/66898fig09largev2.jpg" target="_blank">Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.</a>
<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Configuración de la prueba</td>
			<td>Muestras de prueba</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Voladizo simple</td>
			<td>La mayoría de las muestras, excepto las películas delgadas de menos de 0,1 mm</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Doble voladizo</td>
			<td>Materiales comparativamente blandos si los datos individuales en voladizo son ruidosos</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Flexión de tres puntos</td>
			<td>Muestras muy rígidas y grandes</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tensión</td>
			<td>Películas muy finas de &lt;0,2 mm de espesor</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>
Tabla 1: Configuraciones de prueba adecuadas para diferentes muestras de prueba para DMA, clasificadas en función de la rigidez de la muestra.
<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Configuraciones de prueba</td>
			<td>Longitud (mm)</td>
			<td>Ancho (mm)</td>
			<td>Espesor (mm)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Voladizo simple</td>
			<td>05–25</td>
			<td>04–12</td>
			<td>0.10–4.00</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Doble voladizo</td>
			<td>25–45</td>
			<td>04–12</td>
			<td>0.10–4.00</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Flexión de tres puntos</td>
			<td>25–45</td>
			<td>04–12</td>
			<td>0.50–4.00</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tensión</td>
			<td>10–25</td>
			<td>04–10</td>
			<td>0.01–0.20</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>
Tabla 2: Dimensiones de las muestras de ensayo para diferentes configuraciones de ensayo en la técnica DMA.
Fichero suplementario 1: Fichero STL para estructura periódica 1D. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66898/1D%20Periodic%20Structure.zip" target="_blank">Haga clic aquí para descargar este archivo.</a>
Archivo complementario 2: Archivo STL para la estructura de hueso de perro utilizada para ensayos de tracción. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66898/Bone_Structure.zip" target="_blank">Haga clic aquí para descargar este archivo.</a>

Caracterización de metamateriales elásticos disipativos producidos por fabricación aditiva 

Viscoelastic behavior can be beneficial in enhancing the unprecedented dynamics of polymer metamaterials or, in contrast, negatively impacting their wave ...

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Investigación

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Ingeniería

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