Crean una nueva clase de aleaciones de titanio a través de la impresión 3D
Un estudio recientemente publicado en Nature tiene el potencial revolucionario de mejorar la sostenibilidad de la industria del titanio y utilizarse en la ingeniería aeroespacial y biomédica. A través de la impresión 3D han logrado una nueva clase de aleaciones de titanio “fuertes, dúctiles y sintonizables”.
La clave, y el gran logro conseguido, es que el proceso permitiría fabricar la nueva clase de titanio a partir de productos de desecho, es decir, sin aditivos costosos como el vanadio. Para entender la revolución que podría significar hay que recordar que las aleaciones de titanio son materiales extremadamente útiles, que se usan con frecuencia en situaciones que requieren alta resistencia y bajo peso a cosas como la corrosión y las altas temperaturas. Por ejemplo, se encuentran en aplicaciones aeroespaciales, automotrices de alta gama, construcción, deportivas, industriales y de salud.
Según ha explicado el profesor Ma Qian, de la Universidad RMIT en Melbourne, quien dirigió el desarrollo de la nueva aleación:
El titanio es un metal mágico. Es biocompatible y cada año más de 1000 toneladas de titanio metálico se convierten en implantes óseos [a nivel mundial]. Más resistente a la corrosión que el acero inoxidable en agua de mar, también se usa ampliamente en submarinos y plantas de desalinización. Sin las aleaciones de titanio, no podríamos volar como lo hacemos hoy, el titanio constituye aproximadamente el 20% del peso de un avión típico.
Inventada en 1954, la aleación Ti-6Al-4V (contiene un 6 % de aluminio y un 4 % de vanadio) es única y representa más del 50% de todo el mercado de titanio. Sin embargo, la nueva aleación, impresa en 3D a partir de polvo de metal, elimina la necesidad de aluminio y vanadio, utilizando en su lugar elementos “fáciles” y “abundantes” como el oxígeno y hierro, que además también son más baratos de obtener.
Cuentan los investigadores que las aleaciones con un alto contenido de oxígeno y hierro se han considerado tradicionalmente chatarra de titanio. ¿La razón? La presencia de oxígeno puede hacer que el metal se vuelva quebradizo, a menudo denominado “criptonita de titanio”, mientras que el hierro tiene tendencia a segregarse en manchas algo defectuosas.
Y aquí es donde aparece la tecnología de impresión 3D para cambiarlo todo. Su uso permitió producir cristales de titanio de tamaño nanométrico dentro de la aleación y controlar cuidadosamente la distribución de oxígeno y átomos de hierro. Como resultado de ello, algunas partes de la aleación son más fuertes y otras más dúctiles (capaces de convertirse en alambre), y el material no se vuelve quebradizo bajo tensión.
No solo eso. Los investigadores aseguran que el nuevo material rivaliza con las aleaciones de titanio convencionales en resistencia. Además, ofrece varias ventajas, como la capacidad de ajustar los parámetros durante la producción para dar al material “propiedades de gradiente” o, por supuesto, la sostenibilidad, ya que el titanio con un alto contenido de hierro y oxígeno podría reciclarse en la nueva aleación.
A partir de aquí, continuarán investigando un nuevo tipo que aún están lejos de las aplicaciones industriales, pero que apunta muy muy alto.
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