A modified honeycomb for better energy absorption capacity

Esta investigación se realizó en colaboración con el Instituto Saint Louis, un laboratorio de investigación y desarrollo especializado en el sector de defensa. Los resultados se presentaron en la conferencia LWAG 2022 (Blindaje Ligero para Defensa y Seguridad) en Alemania. En este estudio, evaluamos las propiedades de absorción de un panel sándwich cuyo núcleo, compuesto por una estructura de panal de aluminio, presenta una novedosa configuración celular. Este trabajo contribuye al desarrollo de paneles de sacrificio para aplicaciones de blindaje.

Normalmente, cuando un panel se somete a un choque ultrarrápido (de unos pocos milisegundos), como una explosión, se distinguen tres regímenes de deformación. La primera fase es una deformación elástica lineal en un tiempo muy corto; esta es la fase de compresión.

Una vez alcanzado el pico de compresión, entramos en un régimen de deformación por tensión constante; este es el período de aplastamiento. Una vez superado este período, el espesor de la estructura se reduce considerablemente y la tensión aumenta rápidamente hasta la compactación completa; este es el régimen de densificación.

En este estudio investigamos la influencia de varios parámetros geométricos del panal:

• La altura;
• El diámetro de la celda;
• Espesor de la pared;
• La influencia del encolado de las pieles;
• Configuración celular: Hexagonal (clásica) y modificada por EC3D.

Las diversas muestras se sometieron a ensayos mecánicos estandarizados en condiciones cuasiestáticas (ASTM C365M y ASTM D7336M). Se realizaron correlaciones numéricas mediante análisis de elementos finitos para evaluar la pertinencia de los resultados experimentales. Finalmente, se realizaron ensayos en condiciones reales de explosión (dinámica rápida) para evaluar las diferencias de comportamiento.

Los resultados de este estudio destacan las ventajas de la nueva configuración celular modificada. Con un material equivalente, una densidad equivalente (el parámetro predominante) y un coste de fabricación similar, el rendimiento de nuestra estructura es superior. Por consiguiente, esto significa que, para obtener propiedades mecánicas equivalentes, nuestra estructura requerirá menos material (hasta un 30 % menos), lo que representa una ventaja significativa para muchos sectores.