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El polvo que dará forma a los nuevos materiales

Polvo metálico. Esa es la apuesta de los ingenieros de la Universidad de León para desarrollar los materiales como aleaciones de titanio, aluminio y niquel. Las nuevas propiedades del grafeno, otro material de futuro, revoluciona el mundo de la física. El geólogo leonés Javier Fernández Lozano, busca en Cantabria los átomos de carbono en la antracita leonesa..

 

El polvo que dará forma a los nuevos materiales -

08/03/2018

carmen Tapia | león

Desarrollo de polvo metálico. Esa es la apuesta de futuro de la Unidad de Fabricación e Impresión 3D de la Universidad de León junto con el Grupo de Investigación Tafi (Tecnologías Avanzadas de Fabricación e Inspección de la ULE, dirigidos por Joaquín Barrero.

El desarrollo de nuevos materiales revolucionarán el mundo de la física. Los grupos de investigación dan pasos de gigante para conseguir aleaciones cada vez más resistentes aplicables a sectores tan importantes como la aeronáutica, medicina y automoción. «En estos sectores los materiales metálicos utilizados deben satisfacer unas propiedades muy exigentes en cuanto a resistencia mecánica y resistencia a altas temperaturas». Para conseguir este objetivo el grupo de la Universidad de León dirigirá sus próximas investigaciones a encontrar las aleaciones de titanio, aluminio, níquel-cromo (Inconel) y aceros para imprimir en 3D. El equipo leonés es potente en la fabricación aditiva o impresión 3D, una tecnología que consiste en fabricar componentes por medio de la adición de capas. Por hacer un símil, el proceso de impresión 3D es similar en esencia al proceso de construcción de un edificio, se comienza por fabricar los cimientos y se prosigue fabricando de manera consecutiva los siguientes pisos», explica Berreiro.

Aparte de la obtención de los componentes de manera rápida y automatizada, la fabricación aditiva permite crear elementos de gran complejidad y personalización, lo que la hace idónea para multitud de sectores en los que premian el rendimiento, como el aeroespacial o el de automoción, y para otros en los que prácticamente cada componente fabricado es único, como el sector médico, orientado a la fabricación de prótesis. «En función de la aplicación que se desee dar a los componentes creados mediante fabricación aditiva, dentro de la misma se debe seleccionar una técnica u otra. La diferencia entre técnicas básicamente residen en el tipo de material utilizado, como plásticos, fibras, polímeros, metales, cerámicas, y en la forma de fabricar cada capa, como fotopolimerización, inyección de material o aglutinante, extrusión de material o fusicón en cama de polvos, entre otras.

Para aplicaciones como los álabes de motores de reacción, en los que es necesaria una elevada resistencia mecánica y a la corrosión con el mínimo peso, lo habitual es utilizar aleaciones de titanio y de níquel-cromo. Sin embargo, para otras apliaciones como componentes estructurales de aviones, en los que sea necesaria una elevada resistencia y reducido peso a menores temperaturas y con un menor coste, se suelen utilizar aleaciones de alumnio o acero. En el sector sanitario se premia también el mínimo peso y la bio-compatibilidad y se utilizan aleaciones de titanio, de cromocobalto o aceros inoxidables.

«En el desarrollo de estas tecnologías emergentes de impresión 3D o fabricación aditiva, la forma de obtener el polvo metálico del que se parte es clave», asegura Barreiro.

Las principales agendas estratégicas de I+D de los países más avanzados incluyen líneas de trabajo en este sentido, tanto en la forma de obtener aleaciones con una composición óptima para cada aplicación, como en los procesos de obtención de polvo micrométrico para dotarle de la mejor morfología para la impresión 3D metálica con láser. «En la Unidad de Fabricación e Impresión 3D y el Grupo de Investigación de Tecnologías Avanzadas de Fabricación e Inspección estamos trabajando en la actualidad en este sentido con varios proyectos de I+D competitivos. La fabricación aditiva, a pesar de ser una tecnología relativamente nueva, ya forma parte del día a día de muchos sectores, permitiendo obtener componentes difícilmente alcanzables o inalcanzables por otras tecnologías, por lo que se le atisba un presente y un futuro prometedores».

El grafeno

Un equipo de científicos del Instituto de Tecnología de Massachusetts en Cambdrige (EE UU), liderado por el investigador valenciano Pablo Jarillo-Herrero, acaba de descubrir una nueva propiedad del grafeno, átomos de carbono que podrían ser una alternativa a la minería del carbón en zonas como la provincia de León.

«Desde los costosos inicios de la investigación, donde apenas se conseguía realizar la extracción de muestras pequeñas de escasos centímetros, a la posibilidad actual, donde ya se alcanzan láminas de hasta un metro gracias a la investigación y el desarrollo tecnológico», explica el geólogo leonés, Javier Fernández Lozano

El grafeno es un material formado por una lámina bidimensional de átomos de carbono que constituyen una red hexagonal, cuyo grosor es despreciable. «Sus características fisico-químicas le confieren unas propiedades únicas, muy apreciadas en el campo de la industria tecnológica, la medicina y el medioambiente», explica el geólogo leonés Javier Fernández Lozano.

Entre las cualidades del grafeno está su elevada conductividad térmica y eléctrica, flexibilidad y reducido peso, resistencia, biocompatibilidad con organismos vivos, capaz de reaccionar químicamente con otras sustancias para formar compuestos con diferentes propiedades, químicamente estable a temperatura ambiente, soporta la readiación ionizante y tiene un bajo impacto ambiental. «Esto supone un amplio campo de posisbilidades con respecto a otros materiales como el siliceno, puesto de moda en los últimos años», explica Fernández Lozano. El grafeno tiene multitud de aplicaciones y la capacidad para sintetizar este material va en aumento.

Pablo Zapico, investigador de nuevos materiales de la Universidad de Léon. PABLO ZAPICO.

   
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