Miles de años después de que se inventó el proceso de producción de cerámica, finalmente se ha desarrollado una nueva solución, con un alto impacto potencial en el costo de producción, porcentajes de rechazos y sostenibilidad general de la industria.

La cerámica fue uno de los primeros materiales que nuestros antepasados ​​dominaron y transformaron en baldosas cerámicas. ladrillos de barro y alfarería. Con todo este conocimiento acumulado, las primeras figuras humanas y animales hechas de arcilla aparecieron alrededor del 24000 a.C., se le podría perdonar que piense que los productores de cerámica actuales usan procesos bien aceitados con pérdidas o defectos mínimos o nulos.

La verdad es, estamos lejos de ahí. En lugar de mejorar con el tiempo y la experiencia, la forma en que se produce la cerámica no ha cambiado mucho. Todavía se obtienen mediante un proceso llamado formación, donde los polvos inorgánicos, con o sin agua, se moldean en el producto deseado, seguido de la cocción a alta temperatura, típicamente por encima de 1000 ° C.

"Ambos pasos son cruciales para las propiedades mecánicas y la calidad del producto final, pero aun hoy el procesamiento y el diseño de la cerámica se basan esencialmente en el ensayo y error, "dice la profesora Andrea Piccolroaz, coordinador del proyecto CERMAT2 (Nuevas tecnologías cerámicas y novedosos dispositivos y estructuras cerámicas multifuncionales). "La consecuencia de este enfoque es una tasa extremadamente alta de rechazos, lo que repercute no solo en el coste de fabricación sino también en la sostenibilidad de la industria cerámica. No es de extrañar que la industria de la cerámica sea una de las más demandantes de energía, y es responsable de una gran parte de las emisiones de gases de efecto invernadero y contaminantes ".

CERMAT2 apunta a nada menos que una revolución, uno que haría que la industria de la cerámica se alejara de sus formas tradicionales para adoptar un enfoque más racional y científico. Este enfoque, basado en modelado mecánico no lineal avanzado, implicaría un modelado matemático constitutivo de materiales cerámicos, análisis experimental, caracterización, y simulación numérica con el método de elementos finitos. ¿El propósito? Optimización del diseño mediante el uso de prototipos virtuales, en virtud del cual el diseño se valida in silico utilizando software de ingeniería asistido por computadora sin hacer uso de un prototipo físico.

"Desarrollamos con éxito este método, y ahora hemos entregado las rutinas numéricas y el software para el diseño óptimo de materiales cerámicos a nuestros socios industriales, "El Prof. Piccolroaz se entusiasma." Este no es solo un avance en nuestro conocimiento de los materiales cerámicos, pero también un paso adelante en el diseño mecánico de la cerámica ".

A las industrias que deseen cambiar sus costumbres, El profesor Piccolroaz promete una reducción significativa de los costes de fabricación gracias al uso de prototipos virtuales. Es más, Las herramientas de software desarrolladas en el marco del proyecto permitirán predecir las propiedades mecánicas de las piezas finales, que se espera que tenga un gran impacto en la minimización de defectos y por tanto en la reducción de rechazos.

CERMAT2 se completó en octubre de 2017, pero el trabajo ha continuado desde entonces. Uno de los objetivos del proyecto consistió en capacitar a una nueva generación de jóvenes investigadores en mecánica sólida no lineal avanzada e implementación numérica, con aplicaciones en la producción de cerámica. Algunos de estos investigadores ya han creado una start-up exitosa con el objetivo de extender y difundir los métodos CERMAT2 en la industria cerámica. "Continuaremos la colaboración con ellos para hacer de nuestra nueva tecnología el nuevo estándar para la producción de cerámica, "Concluye el Prof. Piccolroaz.