Este documento resume cuatro casos de aplicación de la tomografía de rayos X en diferentes industrias. Brevemente describe cómo la tomografía se ha utilizado para estudiar el comportamiento de materiales compuestos en la industria aeronáutica, la influencia del proceso de fabricación en aleaciones metálicas para la industria automotriz, y el desarrollo de materiales estructurales para aplicaciones biomédicas.
Investigaciones llevadas a cabo en la Escuela vinculadas a la Ingeniería de S...Javier García Molleja
Short presentation about the experimental work developed at the School of Physical Sciences and Nanotechnology in Yachay Tech (Ecuador). Topic: Surface Engineering.
Investigaciones llevadas a cabo en la Escuela vinculadas a la Ingeniería de S...Javier García Molleja
Short presentation about the experimental work developed at the School of Physical Sciences and Nanotechnology in Yachay Tech (Ecuador). Topic: Surface Engineering.
PUIGDENGOLAS ROSAS, Salvador; DÍAZ RUIZ, Ángel; LOZANO CÁDIZ, Yolanda et al... Plan de trabajo para actividades con amianto. Valencia: INVASSAT. 25.10.2014. 40 p. 4 MB.
Highly thermal conductive Boron Nitride/Polyrotaxane encapsulated PEG-based ...Javier García Molleja
Authors: Guang-Zhong Yin, Xiao-Mei Yang, Alba Marta López, Javier García Molleja, Antonio Vázquez-López and De-Yi Wang
Published in: European Polymer Journal 199 (2023) 112431
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https://doi.org/10.1016/j.eurpolymj.2023.112431
PLA aerogel as a universal support for the typical organic phase change ener...Javier García Molleja
Authors: Guang-Zhong Yin, Xiao-Mei Yang, Alba Marta López, Xiang Ao, Mei-Ting Wang, Javier García Molleja and De-Yi Wang
Published in: Journal of Energy Storage 73 (2023) 108869
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https://doi.org/10.1016/j.est.2023.108869
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Highly thermal conductive Boron Nitride/Polyrotaxane encapsulated PEG-based ...Javier García Molleja
Authors: Guang-Zhong Yin, Xiao-Mei Yang, Alba Marta López, Javier García Molleja, Antonio Vázquez-López and De-Yi Wang
Published in: European Polymer Journal 199 (2023) 112431
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PLA aerogel as a universal support for the typical organic phase change ener...Javier García Molleja
Authors: Guang-Zhong Yin, Xiao-Mei Yang, Alba Marta López, Xiang Ao, Mei-Ting Wang, Javier García Molleja and De-Yi Wang
Published in: Journal of Energy Storage 73 (2023) 108869
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Graphene Functionalization of Polyrotaxane-Encapsulated PEG-Based PCMs: Fabri...Javier García Molleja
Authors: Guang-Zhong Yin, Xiao-Mei Yang, Alba Marta López, Javier García Molleja,
Mei-Ting Wang, and De-Yi Wang
Published in: Advanced Materials Technologies 2023, 2300658
Because of copyright transfer to Wiley-VCH only the first page is provided. Available at: https://doi.org/ 10.1002/admt.202300658
Unveiling the structure, chemistry, and formation mechanism of an in-situ pho...Javier García Molleja
Authors: Abdulmalik Yusuf, Venkata Sai Avvaru, Jimena de la Vega, Mingyang Zhang, Javier García Molleja, De-Yi Wang
Published in: Chemical Engineering Journal 455 (2023) 140678
Because of copyright transfer to Elsevier only the first page is provided. Available at: https://doi.org/10.1016/j.cej.2022.140678
How to make a manual binary segmentation for an XCT reconstructed volume with...Javier García Molleja
Guide for segmentation of volumes after X-Ray Computed Tomography reconstruction. This is one of multiple ways to make a segmentation for a volume at IMDEA Materials Institute (Getafe, Spain, 2019). ImageJ software is used.
Theory imparted to Leveling course at Yachay Tech University (Urcuquí, Ecuador) during semester October 2014 - March 2015. Thanks to Dr. Leonardo Reyes for the figures and the sketch of the document.
Theory imparted to Leveling course at Yachay Tech University (Urcuquí, Ecuador) during semester October 2014 - March 2015. Thanks to Dr. Leonardo Reyes.
How to manually equalize the histograms of two (or more) subvolumes, measured...Javier García Molleja
Guide for histogram equalization of volumes after X-Ray Computed Tomography reconstruction. This is one of multiple ways to make a equalization for a volume at IMDEA Materials Institute (Getafe, Spain, 2019). ImageJ software is used.
Theory imparted to Leveling course at Yachay Tech University (Urcuquí, Ecuador) during semester October 2014 - March 2015. Thanks to Dr. Leonardo Reyes for the figures and the sketch of the document.
Theory imparted to Leveling course at Yachay Tech University (Urcuquí, Ecuador) during semester October 2014 - March 2015. Thanks to Dr. Graciela Salum for the figures and the sketch of the document.
How to concatenate two (or more) subvolumes, measured with XCT, using ImageJJavier García Molleja
Guide for volume concatenation after X-Ray Computed Tomography reconstruction. This is one of multiple ways to make a concatenation for a volume at IMDEA Materials Institute (Getafe, Spain, 2018). ImageJ software is used.
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(PROYECTO) Límites entre el Arte, los Medios de Comunicación y la Informáticavazquezgarciajesusma
En este proyecto de investigación nos adentraremos en el fascinante mundo de la intersección entre el arte y los medios de comunicación en el campo de la informática.
La rápida evolución de la tecnología ha llevado a una fusión cada vez más estrecha entre el arte y los medios digitales, generando nuevas formas de expresión y comunicación.
Continuando con el desarrollo de nuestro proyecto haremos uso del método inductivo porque organizamos nuestra investigación a la particular a lo general. El diseño metodológico del trabajo es no experimental y transversal ya que no existe manipulación deliberada de las variables ni de la situación, si no que se observa los fundamental y como se dan en su contestó natural para después analizarlos.
El diseño es transversal porque los datos se recolectan en un solo momento y su propósito es describir variables y analizar su interrelación, solo se desea saber la incidencia y el valor de uno o más variables, el diseño será descriptivo porque se requiere establecer relación entre dos o más de estás.
Mediante una encuesta recopilamos la información de este proyecto los alumnos tengan conocimiento de la evolución del arte y los medios de comunicación en la información y su importancia para la institución.
Actualmente, y debido al desarrollo tecnológico de campos como la informática y la electrónica, la mayoría de las bases de datos están en formato digital, siendo este un componente electrónico, por tanto se ha desarrollado y se ofrece un amplio rango de soluciones al problema del almacenamiento de datos.
Índice del libro "Big Data: Tecnologías para arquitecturas Data-Centric" de 0...Telefónica
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El rol de la tomografía en la industria: aplicaciones aeronáuticas y en el sector de la salud
1. Copyright ® 2007 - 2030 el Instituto IMDEA Materiales. Todos los derechos reservados.
1º Jornadas Nacionales de Actualización Industrial
16 y 17 de noviembre de 2022
Rafaela (Santa Fe, Argentina)
EL ROL DE LA TOMOGRAFÍA EN LA INDUSTRIA:
Aplicaciones aeronáuticas y en el sector de la salud
Dr. Javier García Molleja
Técnico de Laboratorio de Rayos X
2. Copyright ® 2007 - 2030 el Instituto IMDEA Materiales. Todos los derechos reservados.
¿Dónde estamos?
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wikipedia.org
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http://materials.imdea.org
4. Copyright ® 2007 - 2030 el Instituto IMDEA Materiales. Todos los derechos reservados.
El Instituto IMDEA Materiales
• Es uno de los siete Institutos Madrileños de Estudios Avanzados (IMDEA).
• Fundado en 2007 por el Gobierno de la Comunidad de Madrid.
• Centro de investigación público.
• Consta de 16 grupos de investigación.
• Alrededor de 120 artículos JCR publicados al año.
• >150 personas (entre administración, investigadores, postdoctorandos, doctorandos, técnicos
de laboratorio, estudiantes realizando su trabajo de grado o máster, pasantías, etc).
• Más de 70 contratos I+D directamente financiados por empresas privadas.
5. Copyright ® 2007 - 2030 el Instituto IMDEA Materiales. Todos los derechos reservados.
El Instituto IMDEA Materiales
FIB-FEGSEM
(EDS and EBSD)
FEI Helios 600i
200 kV FEG(S)TEM
(3D-STEM 3D-EDS)
FEI Talos F200X Thermo Fisher Apreo 2S
FEGSEM
(EDS and EBSD)
W filament
(EDS)
EVO MA15, Zeiss
6. Copyright ® 2007 - 2030 el Instituto IMDEA Materiales. Todos los derechos reservados.
El Instituto IMDEA Materiales
Hysitron TI950
Triboindenter
Park XE 150 AFM
Micromaterials Nanotest
7. El Laboratorio de Rayos X
• Coordinado por el grupo “In-situ processing and mechanical characterization of materials”.
• Caracterización avanzada de materiales, incluyendo información microestructural, química y
cristalográfica a través de varias escalas de longitud mediante el uso de varias técnicas.
• Laboratorio clave en la línea de investigación enfocada en caracterización multiescala de
materiales y procesos.
• También se realiza una intensa actividad en diferentes sincrotrones europeos (ESRF, SLS,
PETRA III, BESSY, ALBA).
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Difractómetro
PANalytical Empyrean 2
Tomógrafo Phoenix|x-ray
Nanotom 160
8. El Laboratorio de Rayos X
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Empyrean Panalytical – Lab
diffractometer
Nanotom 160NF – Lab
tomograph
phoenix
malvernpanalytical.com
9. El Laboratorio de Rayos X
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suplitec-ndt.com
Detector Hamamatsu 7942-25SK Tubo
Portamuestras
• Tensión máxima: 160 kV.
• Blancos: Mo y W.
• Resolución: de 30 a 1 µm/px.
• Área del detector: 2300×2300 (píxel de
50 µm.)
• Posibilidad de 3 detectores virtuales.
• Hasta 9 radiografías por segundo.
10. xtras.amira-avizo.com
El Laboratorio de Rayos X
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University of Arizona
ndt.net
11. XCT para industria aeronáutica:
comportamiento de composites
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• Las grandes compañías aeronáuticas están introduciendo en el mercado aviones con un 50 %
de su fuselaje hecho de material laminado.
• El ahorro en peso conlleva un fuerte ahorro en combustible.
• Los composites son materiales hechos de fibra de carbono y resina. Se apilan mediante
diferentes técnicas y direcciones.
• Es crucial conocer el comportamiento de estos materiales a impactos y a fatiga.
13. Copyright ® 2007 - 2030 el Instituto IMDEA Materiales. Todos los derechos reservados.
Caso 1: propagación de grietas
M.A. Riezzo et al. (2019)
Comunicación privada
14. Frente de grieta
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Caso 1: propagación de grietas
M.A. Riezzo et al. (2019)
Comunicación privada
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Caso 2: curado
• Existen multitud de procesos para fabricar los laminados.
• Usar autoclave es bastante caro.
• Las láminas pre-preg (pre-impregnadas) son una solución más económica, pero hay que
estudiar detenidamente el proceso de curado y el cierre de los canales de evacuación.
16. Copyright ® 2007 - 2030 el Instituto IMDEA Materiales. Todos los derechos reservados.
Caso 2: curado
• El laminado puede fabricarse tal cual o incluir dispersión de partículas o velos sobre una cara
para determinar el impedimento (o no) al proceso de curado.
J.J. Torres López (2019)
https://oa.upm.es/56274/1/JUAN_JOSE_TORRES_LOPEZ.pdf
Fibra de carbono
Inclusión
Velo
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Caso 2: curado
• Diferentes tipos de resina implican diferentes
procesos de curado.
• El mejor proceso de impregnación se da para
resinas con un ciclo con una gran región de baja
viscosidad.
S. Hernández et al. (2011)
http://dx.doi.org/10.1016/j.compscitech.2011.05.002
18. Copyright ® 2007 - 2030 el Instituto IMDEA Materiales. Todos los derechos reservados.
Caso 2: curado
• La distancia promedio entre canales de evacuación es similar a la distancia entre mazos de
fibras en el pre-preg.
• Con un proceso sólido de segmentación es posible cuantificar la forma y volumen de las
cavidades.
S. Hernández et al. (2011)
http://dx.doi.org/10.1016/j.compscitech.2011.05.002
19. Copyright ® 2007 - 2030 el Instituto IMDEA Materiales. Todos los derechos reservados.
Caso 2: curado
• La mayoría de huecos son elongados y están alineados con respecto la dirección de las
fibras.
• El tipo de curado no influye en esta alineación.
• La mayoría de los huecos se dan en las intercapas.
S. Hernández et al. (2013)
http://dx.doi.org/10.1016/j.compscitech.2013.06.005
20. Copyright ® 2007 - 2030 el Instituto IMDEA Materiales. Todos los derechos reservados.
Caso 3: evolución de fracturas
• Se puede estudiar in situ (desarrollando un dispositivo adecuado para ello) cómo
evolucionan las fracturas en laminados sometidos a ensayos mecánicos.
F. Sket et al. (2014)
http://dx.doi.org/10.1016/j.compscitech.2013.10.022
21. Copyright ® 2007 - 2030 el Instituto IMDEA Materiales. Todos los derechos reservados.
Caso 3: evolución de fracturas
• Se puede estudiar in situ (desarrollando un dispositivo adecuado para ello) cómo
evolucionan las fracturas en laminados sometidos a ensayos mecánicos.
https://www.materials.imdea.org/groups/nano/research-lines/x-
ray-tomography/4d-tomography/damage-development-in-carbon-
fiber-reinforced-composites/
F. Sket et al. (2015)
https://doi.org/10.1179/1743284714Y.0000000561
22. Copyright ® 2007 - 2030 el Instituto IMDEA Materiales. Todos los derechos reservados.
Caso 4: resistencia al impacto
• Dependiendo del tipo de laminado el daño de impacto se repartirá de manera diferente entre
cada capa en función de la dirección de la fibra.
Dynacomp Project
https://materials.imdea.org/project
s/dynacomp-dynamic-behaviour-of-
composite-materials-for-next-
generation-aeroengines/
23. XCT para industria automotriz:
influencia del proceso de
fabricación en aleaciones
metálicas
Copyright ® 2007 - 2030 el Instituto IMDEA Materiales. Todos los derechos reservados.
24. Copyright ® 2007 - 2030 el Instituto IMDEA Materiales. Todos los derechos reservados.
• Las estructuras de automóviles tienden a ser cada vez más ligeras.
• Los nuevos materiales que se emplean deben tener similares características a los que se están
usando.
• Es necesario determinar cómo quedan afectados por esfuerzos y tiempo de uso.
25. Copyright ® 2007 - 2030 el Instituto IMDEA Materiales. Todos los derechos reservados.
Caso 1: efectos de la presión hidrostática
• Cilindros de aleación de magnesio generados por fundición a presión.
• Una vez solidificado, se le somete a presión hidrostática para ver el comportamiento de la
porosidad interna del material.
• Un proceso de segmentado permite generar una mallado para llevar a cabo simulaciones
mediante elementos finitos. Así se determina la deformación de la porosidad.
F. Sket et al. (2015)
http://dx.doi.org/10.1007/s11661-015-3024-z
26. Copyright ® 2007 - 2030 el Instituto IMDEA Materiales. Todos los derechos reservados.
Caso 2: influencia de los defectos en la
propagación de grietas
• Una aleación de níquel se somete a ensayo de tracción con fractura.
• Un análisis antes y después de la fractura puede ayudar a determinar si la defectología inicial
influye en la formación y propagación de la grieta de fractura.
Xmart project
https://www.materials.imdea.
org/groups/nano/research-
lines/x-ray-
tomography/effects-of-
casting-defects/xmart-
project/
σ σ
27. Copyright ® 2007 - 2030 el Instituto IMDEA Materiales. Todos los derechos reservados.
Caso 2: influencia de los defectos en la
propagación de grietas
• Una aleación de níquel se somete a ensayo de tracción con fractura.
• Un análisis antes y después de la fractura puede ayudar a determinar si la defectología inicial
influye en la formación y propagación de la grieta de fractura.
Xmart project
https://www.materials.imdea.
org/groups/nano/research-
lines/x-ray-
tomography/effects-of-
casting-defects/xmart-
project/
σ σ
28. Copyright ® 2007 - 2030 el Instituto IMDEA Materiales. Todos los derechos reservados.
Caso 2: influencia de los defectos en la
propagación de grietas
• Una aleación de níquel se somete a ensayo de tracción con fractura.
• Un análisis antes y después de la fractura puede ayudar a determinar si la defectología inicial
influye en la formación y propagación de la grieta de fractura.
Xmart project
https://www.materials.imdea.
org/groups/nano/research-
lines/x-ray-
tomography/effects-of-
casting-defects/xmart-
project/
σ σ
29. Copyright ® 2007 - 2030 el Instituto IMDEA Materiales. Todos los derechos reservados.
Caso 2: influencia de los defectos en la
propagación de grietas
• La extracción tridimensional de la superficie de la fractura indica que se ha propagado a
través de los cúmulos de porosidad.
Xmart project
https://www.materials.imdea.
org/groups/nano/research-
lines/x-ray-
tomography/effects-of-
casting-defects/xmart-
project/
45A
CL2
CL1
CL3
CL4
CL5
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Caso 3: evolución del daño por carga
• Muestra de acero queda sometida a tensión por tracción.
• Midiendo paso a paso el proceso se puede identificar la
defectología interna y su evolución en función del nivel
de carga aplicada.
F. Suárez et al. (2019)
https://doi.org/10.3390/met9030292
31. Copyright ® 2007 - 2030 el Instituto IMDEA Materiales. Todos los derechos reservados.
Caso 3: evolución del daño por carga
• Es posible centrarse en un defecto y evaluar cómo se desarrolla en función de la carga
aplicada.
A. Isaac et al. (2008)
https://doi.org/10.1117/12.795941
32. Copyright ® 2007 - 2030 el Instituto IMDEA Materiales. Todos los derechos reservados.
Caso 4: deformación a alta velocidad
• Mediante fabricación aditiva se pueden insertar intencionalmente diferentes densidades de
porosidad en tubos de aluminio para ver cómo afecta la defectología a la deformación del
material y la presencia y recorrido de posibles fracturas.
J. Rodríguez et al. (2022)
En preparación
33. XCT para la salud: materiales
estructurales aplicados en la
Biología
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34. Copyright ® 2007 - 2030 el Instituto IMDEA Materiales. Todos los derechos reservados.
• En el sector de la salud, el uso de materiales estructurales está atrayendo mucha importancia.
• Estos materiales han de tener propiedades mecánicas similares a los huesos.
• También deben tener una forma similar a la parte ósea a ser remplazada. Esto puede
conseguirse mediante el uso de técnicas de fabricación aditiva.
• Además, no deben ser tóxicos y han de poder adaptarse al interior del cuerpo humano.
• Las aleaciones de magnesio son los mejores candidatos para cumplir esta tarea.
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Caso 1: influencia de la estructura
• La estabilidad de la estructura dependerá del tipo de material.
• Su resistencia a la corrosión se ve afectada por la presencia (o no) de tratamiento superficial
del material.
• El tamaño del puntal (strut) y el tipo de celda unidad elegido para imprimir afectarán en el
desempeño mecánico de la estructura final.
M. Li et al. (2021)
Comunicación privada
FCC
[100]ext [100]int
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Caso 1: influencia de la estructura
• La estabilidad de la estructura dependerá del tipo de material.
• Su resistencia a la corrosión se ve afectada por la presencia (o no) de tratamiento superficial
del material.
• El tamaño del puntal (strut) y el tipo de celda unidad elegido para imprimir afectarán en el
desempeño mecánico de la estructura final.
M. Li et al. (2021)
Comunicación privada
BCC
[110] [111]
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Caso 1: influencia de la estructura
• La estabilidad de la estructura dependerá del tipo de material.
• Su resistencia a la corrosión se ve afectada por la presencia (o no) de tratamiento superficial
del material.
• El tamaño del puntal (strut) y el tipo de celda unidad elegido para imprimir afectarán en el
desempeño mecánico de la estructura final.
M. Li et al. (2021)
Comunicación privada
Giroide
[001]
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Caso 2: corrosión de aleaciones
de magnesio
• Los intermetálicos presentes en la estructura pueden iniciar
los procesos de corrosión.
• El fallo estructural se inicia en el interior de la muestra.
• Las muestras sometidas a tratamiento térmico presentan
diferentes tipos de procesos corrosivos.
M. Li et al. (2021)
https://doi.org/10.1016/j.msec.2020.111623
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Caso 3: resistencia mecánica de
aleaciones de magnesio
• Se desarrolló en laboratorio un sistema de ensayos mecánicos para análisis in situ.
• Se puede radiografiar un andamio de magnesio sometido a corrosión durante cierto tiempo.
• Sucesivas radiografías indican bajo qué carga se produce rotura y cuáles son los planos
preferentes para el fallo.
M.D. Martín Alonso et al. (2022)
En preparación
40. Copyright ® 2007 - 2030 el Instituto IMDEA Materiales. Todos los derechos reservados.
Caso 3: resistencia mecánica de
aleaciones de magnesio
• Se desarrolló en laboratorio un sistema de ensayos mecánicos para análisis in situ.
• Se puede radiografiar un andamio de magnesio sometido a corrosión durante cierto tiempo.
• Sucesivas radiografías indican bajo qué carga se produce rotura y cuáles son los planos
preferentes para el fallo.
M.D. Martín Alonso et al. (2022)
En preparación
BCC
0 N 1600 N
41. ¡Muchas gracias por su atención!
¿Preguntas?
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