Byron Saari, ingeniero de I+D de MTS, es un experto en caracterización de materiales y tiene varias patentes en este campo. En esta entrevista, Saari habla del análisis mecánico dinámico, o DMA, que es una capacidad vital para cualquier equipo de investigación centrado en elastómeros, polímeros y aleaciones con memoria de forma.
P: ¿Qué es el análisis mecánico dinámico?
R: El análisis mecánico dinámico (DMA) es una técnica de caracterización dinámica que mide la tensión en función de la deformación o la fuerza en función del desplazamiento. Implica aplicar una deformación sinusoidal al material y medir la tensión resultante. Normalmente, el DMA también implica la variación de la frecuencia de la deformación y/o la temperatura de la probeta; también se conoce como análisis térmico mecánico dinámico (DMTA).
P: ¿Cuál es el papel que juega el DMA en el desarrollo de materiales elastoméricos?
R: El DMA es muy útil para caracterizar las propiedades y comportamientos de elastómeros, polímeros y aleaciones con memoria de forma. Todos estos materiales muestran amortiguación y pueden usarse en aplicaciones donde el funcionamiento a frecuencias más altas es crítico. El DMA brinda a los investigadores las herramientas para estudiar los efectos de amortiguación con gran detalle. El DMA permite a los investigadores calcular el módulo complejo, módulo de almacenamiento, módulo de pérdida y tan delta de un material. Un área en la que se utiliza el DMA es en el desarrollo de nuevos materiales para componentes que son más livianos pero que aún mantienen un alto rendimiento, lo cual es importante en varias industrias.
P: Describa algunos de los retos relacionados con el DMA.
R: Es muy difícil medir el movimiento y la fuerza con precisión a altas frecuencias. La capacidad de medir con precisión el desfase entre el desplazamiento aplicado y la fuerza resultante en estas frecuencias es un aspecto crítico del DMA. El retraso de fase es fundamental, ya que diferencia los materiales puramente elásticos de los materiales puramente viscosos. Los elastómeros, polímeros y aleaciones con memoria de forma muestran propiedades viscoelásticas, por lo que se encuentran entre los dos.
P: ¿Cómo ayuda MTS a los investigadores a abordar este reto?
R: El paquete de software MTS DMA ayuda a garantizar una medición de fase precisa mediante técnicas especializadas de corrección dinámica. Implica medir las características de fase de los transductores de fuerza y movimiento, y acondicionar la electrónica, y aplicar cálculos patentados para corregir estos efectos. Este paquete puede corregir las características de respuesta dinámica de fase y de amplitud. Representa más de 30 años de experiencia interna en pruebas de materiales y caracterización dinámica en muchas aplicaciones e industrias diferentes.
P: ¿Qué sistemas ofrecen esta capacidad de DMA?
R: MTS ofrece una amplia cartera de sistemas de prueba dinámica adecuados para DMA, que van desde 250 kN a 1,25 kN de capacidad de fuerza con una resolución de hasta 0,01 N. Para aplicaciones de mayor fuerza y frecuencia, el paquete DMA está disponible con muchos de nuestros sistemas de pruebas servohidráulicas, incluidos los diseñados específicamente para pruebas de elastómeros. Los sistemas de prueba MTS Acumen®, que son sistemas de prueba electrodinámicos que realizan una amplia gama de pruebas dinámicas y estáticas de alta fidelidad, también son adecuados para las pruebas DMA. Disponemos de cámaras opcionales cuando se requiera para el análisis térmico dinámico-mecánico (DMTA)
P: ¿No es más común utilizar un sistema de prueba DMA dedicado?
R: Lo ha sido en el pasado, sí. Pero muchos investigadores, sobre todo los de las universidades, se ven sometidos a una gran presión para hacer más con menos. No siempre tienen el presupuesto para adquirir un sistema de prueba para cada tipo de prueba. Con el sistema de prueba MTS Acumen, los investigadores tienen la versatilidad para realizar pruebas DMA y muchas otras pruebas, todas con un solo sistema. Además, el sistema de prueba MTS Acumen está diseñado para medir fuerzas más bajas y desplazamientos muy pequeños con loss transductores de fuerza de precisión, configuración de alta rigidez y codificador digital de alta resolución.
P: ¿Por qué es importante el rango dinámico del sistema?
R: Una de las características importantes que los investigadores a menudo necesitan determinar es la temperatura de transición vítrea del material, cuando pasa de tener una calidad dura y "vítrea" a tener una calidad más suave y "gomosa". La prueba generalmente implica medir el material en su estado vítreo, aumentar la temperatura de manera controlada y tomar medidas frecuentes a medida que el material pasa por su estado gomoso. Cuando se produce la transición, el módulo de tensión/deformación puede cambiar en un factor de mil Para medirlo con precisión, necesita transductores de fuerza y desplazamiento dinámico elevados y un sistema de control robusto.
P: ¿Qué otras capacidades de DMA ofrece el software?
R: El software MTS DMA puede realizar superposición de tiempo-temperatura, o TTS, según el modelo de Williams-Landel-Ferry (WLF). Este modelo permite a los investigadores de materiales generar curvas maestras que se utilizan para extrapolar el comportamiento del material a frecuencias más altas mediante pruebas a temperaturas más bajas.
P: ¿Qué industrias encontrarán más útil el software DMA?
R: En realidad, no hay límite para su aplicación, ya que es fundamental para caracterizar cualquier material que presente amortiguación. Habrá aplicaciones obvias en componentes de automoción, biomateriales e ingeniería civil. Pero lo emocionante de la investigación de materiales es su diversidad. Con la gama de sistemas que ofrecemos, MTS tiene la capacidad única de ayudar a los investigadores de materiales a desarrollar una solución DMA completa para prácticamente cualquier necesidad.
