La industria del titanio ha sido un pilar fundamental en sectores tan variados como la aviación y la medicina, gracias a sus propiedades de ligereza, resistencia y resistencia a la corrosión. Sin embargo, su producción convencional aún no ha logrado aprovechar al máximo las innovaciones que ofrece la impresión 3D. Un grupo de investigadores de la Universidad RMIT en Australia busca cambiar esta situación mediante el desarrollo de nuevos aleaciones más adecuadas para esta tecnología.

Desafíos de los aleaciones de titanio tradicionales

Los aleaciones más comunes, como el Ti-6Al-4V, aunque ofrecen características sobresalientes, también presentan limitaciones. Uno de los problemas es la formación de granos colonares durante el proceso de impresión, lo que puede generar variaciones en la resistencia del material. Ryan Brooke, un investigador en fabricación aditiva en RMIT, enfatiza que la industria sigue dependiendo de aleaciones obsoletas, que no permiten aprovechar todo el potencial de la impresión 3D.

Brooke utiliza la analogía de un avión que se usa únicamente como un coche, resaltando la desconexión entre la tecnología disponible y su aplicación actual. Esto pone de manifiesto la urgencia de innovación para maximizar las capacidades de personalización y reducción de desperdicios que ofrece la impresión 3D. Los investigadores, por lo tanto, se han embarcado en la búsqueda de métodos más efectivos para predecir la estructura de los granos en los metales, lo que podría dar lugar a la creación de aleaciones de alto rendimiento.

Nueva metodología científica

En su búsqueda, los investigadores de RMIT han desarrollado un enfoque que evalúa la estructura de los granos en los aleaciones producidas por impresión 3D, enfocándose en tres parámetros esenciales. El primero, el rango de solidificación no equilibrado (ΔTs), mide la temperatura en la que el metal se solidifica bajo condiciones no equilibradas. El segundo, el factor de restricción de crecimiento (Q), evalúa la velocidad inicial del subenfriamiento constitucional. Finalmente, el parámetro de superenfriamiento constitucional (P) examina el potencial global de nucleación y crecimiento de los granos.

Los hallazgos indican que el parámetro P es el más confiable para guiar la selección de elementos de aleación, lo que permite optimizar la estructura de los granos en términos de resistencia y durabilidad. Este avance podría cambiar radicalmente el diseño de aleaciones para la impresión 3D, acortando el número de iteraciones necesarias y acelerando los ciclos de desarrollo.

Reducción de costos y accesibilidad

Además de mejorar la estructura de los granos, la metodología nueva del equipo de RMIT podría reducir drásticamente los costos de producción. Según los investigadores, su nuevo aleación de titanio, que aún no se ha detallado públicamente, es un 29 % más económica de producir en comparación con el titanio estándar. Esta disminución en costos podría hacer que el titanio sea más accesible para aplicaciones en diversas industrias, desde la aeronáutica hasta la salud.

Con la producción de aleaciones que presentan una estructura de granos uniforme, los investigadores no solo están disminuyendo costos, sino que también están aumentando la resistencia y ductilidad de los materiales. Estos avances pueden tener un impacto considerable en las industrias involucradas, al reducir los gastos de fabricación y mantenimiento de componentes de alto rendimiento.

El futuro del titanio en impresión 3D

El trabajo realizado en la Universidad RMIT abre un abanico de posibilidades en la industria del titanio. Al integrar métodos de predicción avanzados y optimizar la estructura de los granos, se pueden crear materiales más alineados con las exigencias actuales de rendimiento y costo. Esta tendencia podría también estimular la innovación en otros sectores que buscan materiales más eficientes y económicos.

La inquietud persiste: ¿cómo influirán estos desarrollos en el futuro de la impresión 3D y en los materiales utilizados en industrias clave? ¿Estamos ante el umbral de una transformación industrial a gran escala?