Diseño, Simulación y Fabricación de un Mecanismo Monolítico Quadstable con Vigas Curvadas Bistables en Direcciones X e Y

Este artículo demuestra un novedoso mecanismo monolítico quadstable (QsMM), que proporciona cuatro posiciones de equilibrio estables dentro de su rango de operación planar. El QsMM se ha realizado a partir del uso de estructuras bistables en direcciones X e Y, que utilizan vigas curvadas. Se unieron dos pares de vigas curvadas a un marco interno en ambas direcciones X e Y para presentar un comportamiento bistable independiente en las direcciones. Se descubrió que el diseño del marco interno es crucial para la quadestabilidad y las respuestas dinámicas del mecanismo. Se fabricó un mecanismo de latón a escala milimétrica mediante fresado ultrapreciso para probar la quadestabilidad y el comportamiento fuerza-desplazamiento. El prototipo demuestra claramente cuatro posiciones estables distintas en su rango de operación a escala milimétrica. Se ha presentado el concepto de diseño, la simulación por elementos finitos, la fabricación y la medición experimental del mecanismo multistable propuesto. La multistabilidad mecánica del QsMM propuesto puede ser utilizada para múltiples aplicaciones de conmutación y redes ópticas, lo que lleva a operaciones de bajo consumo energético.