Microfabricación: Métodos y Conceptos

Materiales Compuestos de Matriz Metálica (MMC)

• MMC son materiales formados por una matriz metálica (aluminio, magnesio o titanio) reforzada con fibras o partículas cerámicas (carburo de silicio, alúmina).
• Procesos principales:
  • Pulvimetalurgia: Mezcla de polvos metálicos y cerámicos, compactación y sinterización.
  • Infiltración: Introducción de metal líquido en una preforma de refuerzo cerámico.
  • Deformación plástica: Laminado, extrusión o forjado para mejorar las propiedades mecánicas.
• Ejemplos: Discos de freno (carburo de silicio en matriz de aluminio), componentes aeroespaciales (fibra de boro en titanio).
• Ventajas: Alta resistencia, rigidez y resistencia al desgaste.

Matrices Metálicas

• Son aleaciones metálicas utilizadas como base en compuestos o solas.
• Propiedades: Resistencia mecánica, ductilidad, conductividad térmica y eléctrica.
• Procesos:
  • Fundición: Vertido de metal líquido en moldes.
  • Mecanizado: Corte, taladrado y fresado para dar forma.
  • Tratamientos térmicos: Temple, revenido para mejorar propiedades.
• Ejemplos: Aleaciones de aluminio (aviones), titanio (implantes médicos), níquel (turbinas de gas).

Materiales Compuestos de Matriz Cerámica (CMC)

• Materiales con matriz cerámica (carburo de silicio o alúmina) reforzada con fibras cerámicas.
• Definición: Materiales con matriz cerámica reforzada con fibras cerámicas.

Procesamiento de Elastómeros

• Son polímeros con alta elasticidad (caucho natural o sintético).
• Procesos:
  • Vulcanización: Curado con azufre para mejorar resistencia y elasticidad.
  • Moldeo por inyección: Inyección de elastómero en moldes para formas complejas.
  • Extrusión: Para crear perfiles continuos (mangueras, sellos).
  • Calandrado: Para láminas o revestimientos.
• Ejemplos: Neumáticos, juntas tóricas, suelas de zapatos, guantes de látex.
• Ventajas: Flexibilidad, resistencia a la deformación y propiedades de sellado.

Procesos de Microfabricación

• Técnicas para fabricar estructuras a escala micrométrica o nanométrica.
• Métodos:
  • Fotolitografía: Uso de luz para transferir patrones a un sustrato (chips electrónicos).

Diseño Preliminar

• Fase inicial donde se conceptualiza un producto o pieza.
• Pasos:
  • Definir requisitos (funcionales, estéticos, económicos).
  • Seleccionar materiales y procesos de fabricación.
  • Crear bosquejos y modelos 3D (usando CAD).
  • Realizar análisis de viabilidad (costos, manufacturabilidad).
• Herramientas: Software CAD (AutoCAD, SolidWorks), simulaciones (ANSYS), prototipado rápido (impresión 3D).
• Ejemplo: Diseño de una pieza para un motor con consideraciones de resistencia, peso y costos.

Diferencia entre Rugosidad Ra y Rz

• Rugosidad Ra (Rugosidad Media): Valor promedio de las desviaciones absolutas del perfil de la superficie respecto a una línea media. Útil para medir irregularidades generales. Ejemplo: Ra de 1.6 µm indica una superficie relativamente suave.
• Rugosidad Rz (Altura Media de las Irregularidades): Mide la altura promedio entre los cinco picos más altos y los cinco valles más profundos. Útil para evaluar irregularidades pronunciadas. Ejemplo: Rz de 10 µm indica una superficie con picos y valles más pronunciados.