La personalización es relevante porque los factores que determinan un rendimiento óptimo del material serán diferentes dependiendo de la aplicación y el entorno en el que se utilizan los materiales.

En el Purdue Energetics Research Center (PERC), el laboratorio de investigación académica preeminente del mundo se centró en materiales energéticos, no sólo la facultad que está haciendo una diferencia en el campo. La científica Diane Collard está trabajando para mejorar la eficiencia, la eficacia y la seguridad de los materiales energéticos, como explosivos, propulsores y pirotecnia, a través de la impresión 3D.

 

 

Collard se especializa en la personalización de materiales energéticos para y con la fabricación aditiva de impresión 3D o en 3D. La capacidad de personalizar materiales energéticos es importante porque los factores que determinan un rendimiento óptimo del material, como la potencia de explosión, la sensibilidad, la frecuencia de la quema y la liberación de energía, serán diferentes dependiendo de la aplicación y el entorno en el que se utilizan los materiales.

 

Diane Collard es una investigadora destacada que desempeña un papel crítico al frente y contribuye a varios proyectos de investigación, incluyendo propulsores avanzados, baterías de alta energía y casquillos de explosivos, dijo Steve Son, el Alfred J. McAllister Profesor de Ingeniería Mecánica. Es una gran colega, y somos afortunados de tenerla en Purdue.

 

Collard comenzó su tiempo en Purdue como estudiante de posgrado. Obstó su doctorado en ingeniería mecánica en 2021 e inmediatamente pasó a su papel actual. A diferencia de los profesores, que equilibran las tareas de enseñanza, servicio e investigación, científicos de investigación como Collard trabajan únicamente en el laboratorio, realizando experimentos y tutorizando a los estudiantes a través del proceso de investigación.

El rol desboca en este papel era una oportunidad para mí de expandirme y ampliar mi experiencia, dijo Collard. Antes de convertirme en miembro del personal, me concentré principalmente en propulsores y pirotecnia, pero ahora soy capaz de trabajar en explosivos y proyectos de baterías. También me gusta mucho cómo se establece Purdue donde no tengo que vincular la financiación a un profesor. Puedo ir tras mis propias subvenciones y ser el investigador principal en un proyecto de investigación.

 

De hecho, Collard está liderando actualmente un proyecto que estudia cómo la energía de explosión puede mejorarse a través de carcasas reactivas que rodean materiales energéticos con estructuras internas variables. Estos materiales, desarrollados en colaboración con la Dirección de Materiales y Fabricación de la Laboratorio de Investigación de la Fuerza Aérea, se imprimen utilizando técnicas de fabricación aditiva que permiten imprimir múltiples materiales a la vez, creando combinaciones únicas que podrían alterar cómo un material fragmenta o entrega energía.

 

Estos materiales son asediácables para diferentes casos de uso, que es lo bueno de la fabricación aditiva. Está muy bien hecho caso por caso, dijo Collard. Si tienes una misión específica establecida en mente o un requisito de rendimiento específico, la fabricación tradicional o estandarizada puede no ser el mejor ajuste, ya que es mejor para bombear piezas y diseños a volumen.

 

Los casos reactivos que rodean el material energético pueden ayudar a controlar aún más el rendimiento del material. Por ejemplo, si la misión requiere una explosión con una pequeña huella, los casos pueden ser diseñados para ser absorbidos dentro de la reacción, lo que a su vez mejora la seguridad y disminuye el impacto ambiental de los materiales.

 

Kelsea Miller, ingeniera mecánica de investigación de AFRL y colaboradora principal de Collards en este proyecto, está interesada en desarrollar materiales energéticos que sean funcionalmente clasificados, lo que significa que los materiales tienen diferentes propiedades en toda su estructura para cumplir con los requisitos de rendimiento. Ella piensa que la investigación de Collards permitirá al AFRL desarrollar un sistema para modelar, diseñar y fabricar este tipo de materiales a escala.

 

"Mi trabajo en AFRL ha tenido que desarrollar estrategias de procesamiento para materiales reactivos", dijo Miller.

 

Cómo los fabricamos? Cómo transformamos esas tecnologías en algo que escalable pero también aún acable desde un punto de vista reactividad y energético? Diane está haciendo grandes avances aquí, y creo que va a haber muchos datos significativos de ello.

 

Este proyecto está financiado por la Red Regional de AFRL y Medio Oeste, un ecosistema de ciencia y tecnología que refuerza a los Estados Unidos. Iniciativas de investigación y desarrollo de la Fuerza Aérea a través de colaboraciones innovadoras, traducción y desarrollo de la fuerza de trabajo. Stacy Manni, directora de Purdue de la Red Regional de AFRL y Medio Oeste, se ha esforzado por cultivar equipos con diversas experiencias profesionales que desarrollan relaciones significativas mientras se dedican a la investigación codo con codo.

En la Red Regional del Medio Oeste, buscamos fomentar el liderazgo y la innovación de todas las partes de nuestro ecosistema, desde pequeñas startups hasta miembros inspirados del personal de las universidades. Estamos emocionados de ver cómo la investigación de Diane Collard empuja los límites en el campo de la energía y contribuye a la misión de la Fuerza Aérea.

 

Aunque a Collard le encanta su investigación, su aspecto favorito de su posición es la cantidad de tiempo que pasa en el laboratorio trabajando directamente con los estudiantes. Ella tiene la libertad de sumirse realmente en un experimento y mentor de estudiantes a través de todo el proceso.

 

"Llego a estar en el laboratorio, en el suelo, ayudando a los estudiantes a entender los conceptos y aprender de sus errores con el fin de mejorar continuamente sus experimentos", dijo Collard. Puede ser mucho más difícil presenciar esas experiencias si estás en un nivel más alto y solo estás viendo el producto final en lugar de todas las iteraciones. Ser capaz de jugar y llegar a ese punto es una de las alegrías del laboratorio.

 

Más información en https://www.purdue.edu

 

 

 

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