Transductores Piezoeléctricos Impresos para la monitorización de placas mediante ondas ultrasónicas guiadas

Las ondas ultrasónicas guiadas hacen posible la monitorización no destructiva de la salud estructural de estructuras planares, habitualmente mediante transductores piezoeléctricos PZT comerciales pegados a posteriori a la estructura. Los últimos avances en electrónica integrada y polímeros electroactivos están siendo utilizados en recientes estudios para imprimir transductores ultrasónicos directamente sobre piezas. Esto hace que sean viables topologías de sensorización personalizadas, acelera y simplifica de manera rotunda la instalación, es más compatible con grandes flexiones de la estructura y además permite una reducción de peso del sistema.
En este trabajo, en curso, se están desarrollando transductores piezoeléctricos impresos sobre la propia estructura a monitorizar, con el fin último de conformar, de manera única o mixta junto con PZTs, sistemas de monitorización por ondas guiadas en estructuras planares, para hacer posibles futuras estructuras auto-sensorizadas desde la misma fabricación. En la fase inicial, como paso previo, se han desarrollado transductores impresos por serigrafía sobre films flexibles de PET, a partir de un copolímero líquido piezoeléctrico P(VDF-TrFE), así como polímeros conductores y tintas de plata nanoparticuladas para los electrodos. En una segunda fase, se han imprimido los traductores directamente sobre placas de aluminio 6082 T6 para uso aeronáutico de 1mm de espesor. Los transductores han sido concebidos para favorecer primeramente el modo guiado de Lamb A0, y se han detectado mediante ellos ondas guiadas transmitidas en placas de frecuencia principal entre 500-800 kHz, alcanzando una relación señal ruido superior a 20dB con la señal promediada a 16 muestras, que se está trabajando para mejorar.
Se ha confirmado que la impresión de transductores puede protagonizar la siguiente generación de sensorización para la monitorización y evaluación no destructiva de estructuras planares críticas en el sector aeroespacial, automoción entre otros.