Investigadores diseñan aleación superelástica con memoria de forma para impresión 3D

A la izquierda se muestra una micrografía electrónica de polvo de níquel-titanio. El polvo se puede utilizar para fabricar piezas impresas en 3D, como los enrejados de la derecha. Ingeniería de Texas A&M

Ingenieros de la Universidad Texas A&M, con el apoyo de la Fundación Nacional de Ciencias de EE. UU., han desarrollado una aleación superelástica con memoria de forma (SMA) para impresión 3D. El material evita defectos en las piezas, como la deformación y la delaminación, que suelen ocurrir cuando estos materiales se imprimen en 3D en equipos de estilo LPBF (fusión de lecho de polvo láser).

Los SMA de níquel-titanio se utilizan en aplicaciones aeroespaciales y biomédicas, incluidas las alas de los aviones y los dispositivos quirúrgicos, porque vuelven a su estado original después de la aplicación de calor o tensión. Sin embargo, debido a la naturaleza intensiva en recursos y gastos del proceso de fabricación, el uso de SMA de níquel-titanio ha sido limitado.

"Las aleaciones con memoria de forma son materiales inteligentes que pueden recordar sus formas a alta temperatura", dijo Lei Xue, primer autor de un artículo sobre investigación y desarrollo. "Aunque se pueden usar de muchas maneras, la fabricación de aleaciones con memoria de forma en formas complejas requiere un ajuste fino para garantizar que el material tenga las propiedades deseadas".

La mayoría de los materiales de níquel-titanio se dañan durante un proceso LPBF típico. Los investigadores utilizaron un marco para seleccionar los parámetros óptimos para evitar defectos y fabricar piezas de níquel-titanio que tienen una superelasticidad de tracción a temperatura ambiente constante del 6 %. Ese porcentaje es casi el doble de la cantidad previamente documentada, dice la universidad.

El desarrollo tiene el potencial de aumentar la escalabilidad de los SMA de níquel-titanio impresos en 3D. El "estudio puede servir como guía sobre cómo imprimir aleaciones con memoria de forma de níquel-titanio con las características mecánicas y funcionales deseadas", dijo Xue. "Si podemos adaptar la textura cristalográfica y la microestructura, hay muchas más aplicaciones en las que se pueden usar estas aleaciones con memoria de forma".