Materiales compuestos reciclables e inteligentes para estructuras más ligeras, seguras y eficientes

Los materiales compuestos desempeñan un papel cada vez más relevante en sectores como el transporte urbano, los vehículos y los trenes, donde la reducción de peso, la eficiencia estructural y la durabilidad son factores clave para mejorar el rendimiento y reducir costes. Sin embargo, los materiales compuestos tradicionales presentan limitaciones importantes: a menudo son difíciles de reciclar, pueden requerir procesos de fabricación complejos y necesitan sistemas fiables que garanticen su integridad a lo largo del tiempo.

ATHENS nace para dar respuesta a este reto mediante el desarrollo de materiales termoplásticos reciclables y la integración de tecnologías de monitorización inteligente. El objetivo es crear estructuras más ligeras y eficientes, optimizar su fabricación mediante procesos automatizados e incorporar redes de sensores integrados que permitan controlar su calidad y diagnosticar su estado durante su vida útil.

La solución propuesta combina materiales compuestos reciclables, sensores integrados, sistemas ciberfísicos, inteligencia artificial y plataformas de validación Hardware-in-the-Loop (HiL, una técnica de validación en la que se prueba un sistema físico real —por ejemplo, un sensor, una unidad de control, un dispositivo electrónico o un sistema de monitorización— conectándolo a un entorno de simulación que reproduce condiciones reales de funcionamiento). Este enfoque permite monitorizar tanto el proceso de fabricación como la salud estructural del producto final, y ofrece una visión completa del comportamiento de la estructura desde el momento en que se fabrica hasta su uso real.

Una de las principales novedades del proyecto es la capacidad de detectar, identificar y predecir posibles daños o fallos antes de que se produzcan situaciones críticas. A partir de los datos recogidos por los sensores, el sistema basado en IA puede generar alertas preventivas y apoyar decisiones de mantenimiento más eficientes. De este modo, ATHENS puede contribuir a reducir los costes de mantenimiento y fabricación, prolongar la vida útil de los componentes y mejorar la seguridad y la fiabilidad de las estructuras fabricadas con materiales compuestos.

En este marco, la UPC es responsable del subproyecto SNAPSHOT, centrado en el desarrollo de la capa de inteligencia del sistema. Su contribución incluye la creación de algoritmos de inteligencia artificial y sistemas de adquisición de datos para el control de procesos y la monitorización de la salud estructural. SNAPSHOT también desarrolla un sistema ciberfísico capaz de recoger datos de forma eficiente y segura a partir de distintos sensores integrados en las estructuras, tanto durante la fabricación como en condiciones de uso.

Además, el subproyecto incorpora técnicas avanzadas de IA, como el aprendizaje automático basado en la física, el aprendizaje por transferencia y modelos de IA explicable, con el objetivo de mejorar la precisión, la adaptabilidad y la interpretabilidad del sistema de monitorización. También se desarrollarán plataformas HiL para simular condiciones de funcionamiento realistas y validar las tecnologías de monitorización y los algoritmos de IA antes de su implantación en entornos reales.

Presupuesto y consorcio

ATHENS tiene una duración de 36 meses (septiembre de 2025 - agosto de 2028) y cuenta con un presupuesto de 100.000,00 €. El proyecto está coordinado por la Universidad Politécnica de Madrid (UPM), responsable a su vez del otro subproyecto de ATHENS, denominado STRESS, orientado a los materiales y la fabricación.