Un escudo balístico de polietileno de ultra alto peso molecular (UHMWPE) falló ante un impacto de fragmento a baja velocidad. La inspección visual no mostraba penetración total, pero sí una separación interna de las láminas. Este artículo detalla el flujo de trabajo forense empleado para determinar si un error en la presión de prensado durante la fabricación fue la causa raíz de la delaminación.
Pipeline 3D: escaneo micro-CT y segmentación en Volume Graphics 🛡️
El primer paso fue someter el escudo dañado a un escaneo micro-CT para obtener una nube de puntos volumétrica de alta resolución. En Volume Graphics, se segmentaron las regiones de baja cohesión, identificando zonas donde la densidad del material era inferior al 85% del valor nominal. Estas áreas, visibles como porosidades alargadas entre capas, se aislaron en un modelo 3D. Posteriormente, se exportó una malla de elementos finitos con las propiedades mecánicas degradadas de esas regiones. El análisis de GOM Inspect confirmó que las deformaciones residuales coincidían con la geometría del impacto, validando la segmentación.
Simulación en Abaqus y validación de la hipótesis de presión 🔬
En Abaqus se simuló el impacto del fragmento sobre el modelo con zonas de baja cohesión. La distribución de tensiones mostró picos localizados en los bordes de las regiones segmentadas, generando una propagación de grieta que replicaba exactamente la delaminación observada. Al comparar con una simulación de control usando un escudo ideal (sin defectos), la falla no ocurría. Esto confirmó que una presión de prensado insuficiente creó puntos débiles, y no un defecto del material base. El flujo demuestra cómo la integración de micro-CT y simulación permite auditar procesos de fabricación.
Como se correlacionan las discontinuidades detectadas por micro-CT en la interfaz de las láminas de UHMWPE con las zonas de inicio de delaminación pronosticadas por el modelo de elementos finitos en Abaqus para un impacto de fragmento a baja velocidad.
(PD: La fatiga de materiales es como la tuya después de 10 horas de simulación.)