El proceso que va a cambiar la metalurgia: "se producen piezas el doble de resistentes y hasta diez veces más rápido"

Deténgase un momento para observar a su alrededor, ¿cuántos productos encuentra fabricados con metales? Desde grandes piezas como el transporte en el que viaja, hasta pequeños chips para el teléfono en el que posiblemente esté leyendo este artículo; la industria metalúrgica sirve a muchos propósitos y cada día se le exige una mayor eficiencia y resistencia.

Los aviones y trenes para llegar a los destinos de vacaciones, pasando por las inmensas turbinas que proveen de energía limpia a las ciudades, incluso los cohetes que llevan al espacio los satélites de comunicaciones y observación que hacen posible el funcionamiento actual de este mundo hiperconectado. Son muchos los sectores que dependen de la fabricación a gran escala de metales ultrarresistentes.

Sin embargo, la producción de nuevos materiales a gran escala implica plazos de varios años y gastos cuantiosos. A diferencia de la producción convencional de metales, el proceso de Foundation Alloy nunca funde el metal a temperaturas extremadamente altas para fusionar los materiales. Este nuevo método, según explican, proporciona a la empresa un control sin precedentes sobre las propiedades del material a nivel microscópico.

Mayor resistencia y ahorro

Fundada en el MIT, la tecnología que utiliza la empresa Foundation Alloy es fruto de tres décadas de investigación en esta institución por parte de Chris Schuh, profesor del MIT y su equipo. Ahora fundadores de esta empresa, afirman que sus aleaciones de metal presentan el doble de resistencia que los metales tradicionales. Además, este nuevo método permite desarrollar el producto 10 veces más rápido.

La empresa ya diseña metales y envía piezas de demostración a fabricantes de componentes para aviones, bicicletas y automóviles. Prometen que su invento, una nueva plataforma de metalurgia de estado sólido, puede construir sistemas más confiables: desde cohetes hasta automóviles, reactores de fusión nuclear y chips de inteligencia artificial.

Pieza metálica fabricada por Foundation Alloy Foundation Alloy Omicrono

Avances como este abren puertas a viajes espaciales más lejanos. Uno de los principales problemas a los que se enfrenta la industria espacial a diario es la resistencia de sus cohetes a las altas temperaturas que enfrentan las naves en la combustión o al atravesar la atmósfera. La integridad de la estructura se pone a prueba ante esas altas temperaturas que generan los propulsores o durante el reingreso a la Tierra.

"Eso es fundamentalmente un problema de materiales", recuerda Jake Guglin, graduado del MIT y cofundador de la empresa. Cuando Guglin conoció el proyecto de Schuh, se estaba graduando y comenzó a trabajar para las compañías aeroespaciales SpaceX y Blue Origin, donde vio de primera mano los problemas que causaba la cadena de suministro de piezas de metal.

Maquinaria de Foudation Alloy Foundation Alloy Omicrono

Empresas como SpaceX han acelerado la exploración espacial y el uso de la órbita terrestre al desarrollar sus cohetes reutilizables y fabricarlos a un ritmo frenético. La empresa fundada por Elon Musk despega un cohete cada semana como mínimo.

El enfoque de Foundation Alloy elimina otro obstáculo importante en la innovación de materiales como es el desarrollo de nuevas aleaciones metálicas. Dado que sus procesos de desarrollo y producción son prácticamente idénticos, pueden escalar nuevos materiales mucho más rápido que los fabricantes convencionales.

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“Intentamos comprender por qué falla ese acero y luego usamos nuestra tecnología para resolver el problema de una manera que produzca no una mejora del 10%, sino una mejora de dos a cinco veces en términos de rendimiento”, explican.

Método

Foundation Alloys parte de los requisitos de materiales que le proporcionan sus clientes y decide la mezcla precisa de las materias primas en polvo de las que se compone cada metal. A partir de ahí, utiliza una mezcladora industrial especializada, que Guglin la denomina licuadora industrial KitchenAid, para crear un polvo metálico homogéneo a nivel atómico.

A partir de ahí, el material de la empresa se puede solidificar mediante métodos tradicionales como el moldeo por inyección de metal, el prensado o la impresión 3D. El prensado por ejemplo implica la formación de la pieza con un molde, mientras que la impresión 3D construye la pieza capa por capa.

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"Al no necesitar esos pasos de procesamiento secundarios, ahorramos días, si no semanas, además de los costes y el ahorro energético", aseguran sus responsables. “En nuestro proceso, desde la materia prima hasta la pieza final, nunca fundimos el metal”, dice Guglin. “Esto es poco común, por no decir desconocido, en la fabricación tradicional de metales".

El paso final es la sinterización en un horno, pero siendo necesario mucho menos calor que en los procesos de fabricación tradicionales. El proceso de sinterización convencional calienta el material justo por debajo de su punto de fusión, permitiendo que los metales mantengan sus propiedades beneficiosas al tiempo que se fusionan con firmeza.

Piezas de metal fabricadas por Foundation Alloy MIT Omicrono

El proceso de sinterización avanzado utiliza mucho menos calor, lo que reduce los costos y permite a la empresa prescindir de procesos secundarios para el control de calidad. Además, proporciona a Foundation Alloy un mayor control sobre la microestructura de las piezas finales.

El resultado es un metal con granos 100 veces más pequeños que los métodos convencionales, lo que permite obtener propiedades superiores. “Se requiere mucha ingeniería de procesos para pasar de hacer algo una vez con 5 gramos a hacerlo 100 veces por semana con 100 kilogramos por lote”, afirma Guglin.