Son tantos los beneficios potenciales de la impresión 3D de materiales metálicos que la inversión en ciencia y tecnología, relacionada con esta tecnología y uso de nuevos materiales, gradualmente se incrementa, sentando una revolución en los procesos de manufactura aplicados a la industria aeroespacial. El objetivo de muchas compañías consiste en reducir, a uno solo, el número de componentes impresos que forman parte de un sistema de propulsión, lo que demanda el uso de materiales eficientes capaces de soportar cargas y temperaturas con un consumo mínimo de energía.
La manufactura aditiva se presenta como una tecnología orientada a la innovación, la calidad, reducción de costos de fabricación y como contramedida al conjunto de procesos convencionales relacionados con fundición, forja, maquinado y soldadura. Es esta misma necesidad de innovar, la que impulsa a la investigación de nuevos materiales de alto desempeño por parte del sector público y privado. El objetivo es maximizar los beneficios de la manufactura aditiva en la fabricación de componentes con geometrías externas e internas de alta complejidad, fabricados mediante materiales avanzados y que están constituidos por materiales compuestos y nuevas aleaciones.
Un ejemplo de innovación en el uso de nuevos materiales es el reforzamiento de materiales ligeros mediante la dispersión de partículas cerámicas, lo que permite, en el caso de algunas aleaciones de bajo punto de fusión como el aluminio, mejorar sus características durante su manipulación por esta tecnología láser, resultando en la fabricación de un componente ligero y resistente al calor.
En relación con el uso de aleaciones de níquel empleadas ampliamente en la industria aeroespacial para fabricar álabes, discos y otras piezas críticas de motores a reacción, se ha reportado la fabricación de materiales compuestos reforzados con grafenos, habiendo obtenido como efecto secundario del proceso de dispersión la formación de carburos uniformemente distribuidos en la matriz del material. De igual manera, recientes avances en la dispersión de partículas de carburo de titanio en aleaciones de Inconel han dado como resultado un material con una microestructura refinada y propiedades mecánicas superiores en relación con su resistencia a la temperatura y oxidación. En ambos casos las investigaciones se llevaron a cabo mediante una combinación de materiales en polvo y uso de tecnologías de fabricación aditiva.
La investigación enfocada al uso de materiales avanzados, ya sea mediante la síntesis de aleaciones o compuestos, es una tarea de investigación intensa que se lleva a cabo en el sector público como privado. Países como Francia, Estados Unidos, Rusia y China cuentan con numerosos grupos de investigación orientados al desarrollo de nuevos materiales y su manipulación mediante técnicas de manufactura aditiva. En México, instituciones como el CIATEQ, mediante el proyecto apoyado por el Consejo Potosino de Ciencia y Tecnología (FME/2021/SO-02/11), el CIDESI y varios más, llevan a cabo interesantes estudios en el campo de súper aleaciones, aleaciones de alta entropía y materiales compuestos con un enfoque a la manufactura y remanufactura de componentes para la industria aeroespacial.
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Dr. Raúl Pérez Bustamante
Catedrático Conacyt-COMIMSA
