Investigadores de la Universidad de Castilla-La Mancha (UCLM) han realizado un estudio que destaca la importancia del enfriamiento de los filamentos utilizados en la impresión 3D de materiales cerámicos. Este proceso es fundamental para asegurar la flexibilidad a largo plazo de estos avanzados materiales, que son cruciales en sectores como la medicina y la aeronáutica.
El equipo ha identificado una fase crítica en la fabricación de filamentos cerámicos de alta tecnología, esencial para garantizar su durabilidad y fiabilidad. Estos nuevos filamentos permiten la creación de piezas cerámicas que han sido recientemente introducidas en el mercado biomédico y en aplicaciones que requieren altas temperaturas.
Riesgos del enfriamiento inadecuado
La UCLM advierte sobre el riesgo que implica subestimar el enfriamiento del filamento durante su producción. La investigación, titulada 'Understanding embrittlement in ceramic-loaded filaments: insights for additive manufacturing of 3-YSZ', ha sido publicada en la revista Rapid Prototyping Journal, donde se analiza por qué ciertos filamentos cargados con cerámica pueden volverse frágiles con el tiempo, limitando así su uso prolongado y su comercialización.
El objetivo principal del estudio es mejorar la fiabilidad de estos filamentos, asegurando que mantengan sus propiedades desde su fabricación hasta su utilización en impresión 3D. La investigación es parte de la tesis doctoral de María Victoria Axelrad Tinoco, una investigadora en formación en la UCLM.
Implicaciones mecánicas y comerciales
Durante el proceso de fabricación, el material fundido se extruye en forma de hilo. Los investigadores alertan que si este filamento se enfría demasiado rápido, puede impedir una solidificación ordenada, dejando las moléculas desorganizadas. Con el tiempo, estas moléculas tienden a reordenarse hacia un estado más estable, lo cual provoca una modificación en las propiedades mecánicas del filamento, haciéndolo más frágil y dificultando su validación comercial a nivel industrial.
Dicha fragilidad tiene implicaciones directas sobre la seguridad y durabilidad de las piezas impresas. Desde una perspectiva social, este estudio cobra especial relevancia en el ámbito médico.
Relevancia médica y tecnológica
El filamento analizado permite la impresión 3D de implantes óseos personalizados que estimulan el crecimiento del hueso, lo cual abre nuevas oportunidades para tratamientos adaptados a cada paciente. Además, los investigadores consideran que mejorar el diseño de filamentos estables es esencial para sectores como la aeronáutica, que están adoptando esta tecnología.
La tesis ha sido dirigida por Gemma Herranz Sánchez-Cosgalla, profesora responsable del grupo de Diseño y Procesado Avanzado de Materiales (DYPAM) de la UCLM. En este estudio también han colaborado los investigadores Cristina Berges Serrano y Javier Hidalgo García.
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