Investigadores japoneses crean nueva aleación de aluminio reciclable y resistente al calor mediante impresión 3D, podría ayudar a fabricar vehículos más ligeros

Desarrollo de una nueva aleación de aluminio para altas temperaturas mediante fabricación aditiva

Científicos en Japón han creado, utilizando impresión 3D, una aleación de aluminio con hierro, titanio y manganeso que conserva sus propiedades mecánicas hasta los 300 °C.

Un enfoque innovador en el diseño de materiales

Expertos de la Universidad de Nagoya han probado que la impresión 3D de metales no solo permite crear geometrías complejas, sino que también posibilita rediseñar las aleaciones desde su concepción. Aunque el aluminio es ligero y fuerte, su principal desventaja ha sido la pérdida significativa de resistencia con el aumento de temperatura, limitando su uso en componentes como motores o turbinas.

Diseñado para la impresión 3D

Este equipo ha creado una nueva serie de aleaciones de aluminio específicamente para la fabricación aditiva. En lugar de modificar aleaciones tradicionales, las diseñaron para el entorno único de la impresión 3D. El resultado son materiales estables a altas temperaturas, mecánicamente robustos, reciclables y fabricados con elementos comunes y económicos. Una de estas aleaciones mantiene su resistencia y capacidad de deformación incluso a 300 °C, según la publicación en Nature Communications.

Rompiendo paradigmas metalúrgicos

El avance radica en desafiar principios establecidos. La estrategia incluye el uso de hierro, un elemento que normalmente se excluye de las aleaciones de aluminio porque promueve la fragilidad y la corrosión. Sin embargo, el proceso de impresión 3D cambia las reglas del juego.

En técnicas como la fusión por láser de lecho de polvo, el metal se funde y se solidifica con un enfriamiento ultrarrápido. Esto genera estructuras atómicas metaestables, imposibles de obtener con métodos convencionales, donde los átomos quedan "congelados" en nuevas configuraciones con propiedades mejoradas.

Combinación precisa de elementos

Aprovechando este fenómeno, los investigadores eligieron meticulosamente elementos como cobre, manganeso y titanio para reforzar la estructura interna del aluminio, validando sus diseños con microscopía electrónica avanzada. Fue un proceso basado en un método científico, no en simples pruebas aleatorias.

La aleación más exitosa, de aluminio-hierro-manganeso-titanio (Al-Fe-Mn-Ti), destaca por su alta resistencia al calor junto con una buena ductilidad a temperatura ambiente, un equilibrio muy deseado y difícil de alcanzar.

Ventajas prácticas y potencial impacto

• Facilidad de fabricación: Estas aleaciones presentan menos grietas y deformaciones durante la impresión comparadas con aluminios convencionales de alta resistencia, reduciendo desperdicio.
• Aplicaciones en movilidad e industria: Permiten fabricar componentes ligeros para operar a altas temperaturas (ej. turbinas, compresores), donde antes se usaban materiales más pesados. Reducir el peso en vehículos o aeronaves conlleva un menor consumo de energía y emisiones.
• Marco para el futuro: Este trabajo establece una metodología para diseñar metales específicamente para la impresión 3D, acelerando la innovación en sectores como la automoción y la energía.
• Sostenibilidad: Al ser de aluminio reciclable y facilitar la fabricación local bajo demanda, este enfoque promueve una industria con menos transporte, inventario y sobreproducción.

Vía: Nagoya University

Referencia: Naoki Takata, Koki Minamihama, Takanobu Miyawaki, Yue Cheng, Yifan Xu, Wenyuan Wang, Dasom Kim, Asuka Suzuki, Makoto Kobashi, and Masaki Kato (2025). Design of high-performance sustainable aluminum alloy series for laser additive manufacturing. Nature Communications, 16(11105). DOI: https://doi.org/10.1038/s41467-025-67281-8

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