Caracterización de propiedades reológicas de fluidos para aplicaciones en Lift mediante técnicas de visión artificial

Sbant, Magda (2017). Caracterización de propiedades reológicas de fluidos para aplicaciones en Lift mediante técnicas de visión artificial. Proyecto Fin de Carrera / Trabajo Fin de Grado, E.T.S.I. Industriales (UPM).

Descripción

Título: Caracterización de propiedades reológicas de fluidos para aplicaciones en Lift mediante técnicas de visión artificial
Autor/es:
  • Sbant, Magda
Director/es:
  • Morales Furió, Miguel
  • Muñoz Martín, David
Tipo de Documento: Proyecto Fin de Carrera/Grado
Grado: Grado en Ingeniería en Tecnologías Industriales
Fecha: Junio 2017
Materias:
Palabras Clave Informales: Jet, láser, tensión superficial, transferencia inducida por láser
Escuela: E.T.S.I. Industriales (UPM)
Departamento: Física Aplicada e Ingeniería de Materiales
Licencias Creative Commons: Reconocimiento - Sin obra derivada - No comercial

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Resumen

En este trabajo se ha hecho, en primer lugar, un estudio de las propiedades reológicas de algunos fluidos para después caracterizar un proceso de impresión mediante láser. Parte de este estudio ha sido medir la tensión superficial de algunos fluidos. Existe una gran variedad de métodos para medir la tensión superficial de un fluido, pero la más simple (en términos de instrumentación, más robusta y más versátil es una técnica llamada pendant drop tensiometry o gota que cuelga de una aguja. Este método es el que se ha usado en este trabajo. La técnica de la gota que cuelga de una aguja consiste en medir la tensión superficial de un fluido mediante el estudio de la forma que tiene una gota al ser deformada por la gravedad, mientras cuelga de una aguja de extremo plano. En este trabajo, se ha empleado un programa específico que hace el cálculo de la tensión superficial a partir de fotografías de las gotas, mediante algoritmos que detectan el perfil de la gota y resuelven, para ese perfil, la ecuación de Young-Laplace por iteración. Primero, se han realizado medidas con líquidos conocidos (agua, etanol y dos disoluciones de agua con 15% y 33% (en volumen) de glicerol) para calibrar el sistema y, después, se ha aplicado para dos soluciones de agua con alginato de sodio al 1% y 2% en masa. La tensión superficial tiene una gran importancia en los sistemas de impresión mediante transferencia de material usando láseres. Cada vez se requieren más técnicas de fabricación capaces de producir o controlar sistemas de dimensiones muy pequeñas y que sean aplicables a una amplia gama de materiales, de ahí surge la importancia del sistema de impresión mediante transferencia de material inducido por láser o Laser Induced Forward Transfer, en adelante LIFT. A diferencia de las técnicas que usan inyector de tinta, el LIFT no necesita boquillas, eliminando así el problema de incompatibilidad por altas viscosidades, pudiendo usarse incluso para materiales sólidos. Existe una variante del LIFT que usa una lámina de polímero como capa intermedia entre el láser y el material a transferir, llamado Blister-Actuated LIFT o BA-LIFT, evitando así, posibles problemas de degradación del material a transferir por la alta energía del láser. Gracias a esta capa protectora, este modo de transferencia es muy útil para aplicaciones bio en las que el líquido a transferir sostiene células vivas, muy sensibles a radiaciones. El presente trabajo estudia el funcionamiento de este sistema BA-LIFT mediante experimentos aplicados a dos soluciones de glicerol, de 15% y 33% en volumen. Para visualizar los procesos de transferencia se emplea una técnica que usa una luz estroboscópica para tomar imágenes, evitando así emplear cámaras de alta velocidad que son más costosas. Para realizar las fotografías, es necesario sincronizar el pulso del láser, la lámpara y la cámara para tomar la imagen en el momento deseado. Como las señales tienen, inevitablemente, unos retardos, ha sido necesario hacer un estudio de la diferencia entre los tiempos programados y los tiempos obtenidos en las imágenes. También se ha requerido una calibración previa de la energía del láser mediante un medidor de potencia. Después de obtener una gran muestra de fotografías se han ordenado, analizado y comparado con simulaciones de otros trabajos. Se ha visto cómo funciona el proceso de formación del jet para las dos soluciones de glicerol para diferentes energías del láser. Se ha comprobado que el sistema es muy sensible a la capa de fluido depositada en la muestra, a las propiedades reológicas de los fluidos y a la energía del láser aplicada. También se ha hecho un intento de construcción de un mapa de imprimibilidad para poder ver si las disoluciones estudiadas son aptas para procesos de impresión láser. Este mapa sugiere que, para que una disolución de glicerol sea apta para procesos de impresión, es decir, encontrarse en la zona de imprimibilidad, debería usarse un porcentaje de glicerol mayor que 33% en volumen. Además, debería aplicarse una menor energía, para garantizar que la deposición en el sustrato se haga sin salpicaduras.

Más información

ID de Registro: 47593
Identificador DC: http://oa.upm.es/47593/
Identificador OAI: oai:oa.upm.es:47593
Depositado por: Biblioteca ETSI Industriales
Depositado el: 28 Ago 2017 08:25
Ultima Modificación: 02 Nov 2017 12:23
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