Eurecat desarrolla una nueva tecnología para fabricar estructuras hasta 3 veces más ligeras que el titanio
El centro tecnológico Eurecat (miembro de Tecnio) está desarrollando una nueva tecnología que permite fabricar por impresión 3D piezas reforzadas con fibras de carbono, un avance con el que se pueden obtener estructuras hasta tres veces más ligeras que el titanio con unos costes mucho más bajos.
Investigadores del laboratorio de investigación en materiales del centro tecnológico Eurecat (miembro de Tecnio) están llevando a cabo un trabajo cuyo objetivo es desarrollar una solución que permita fabricar, mediante impresión 3D, piezas reforzadas con fibras de carbono. Esta innovación resultó galardonada con el premio ‘Best International Solution’ a la mejor tecnología de fabricación aditiva en la Conferencia Mundial de la Asociación Internacional de Parques Científicos y Áreas de Innovación (IASP), celebrada a finales de septiembre en Moscú y un premio como mejor solución en la feria In(3D)ustry) celebrada en Barcelona.
La tecnología se basa en un nuevo concepto de fabricación en proceso de patente, el cual consiste principalmente en:
- Diseñar una pieza con cavidades tubulares en su interior.
- Fabricar esta pieza mediante una tecnología de impresión 3D.
- Inyectar fibras continuas de refuerzo junto con resina en el interior de dichas cavidades tubulares.
- Curar la resina hasta que solidifique, la cual actúa como interfase de unión entre las fibras y la pieza de impresión 3D.
Por lo tanto, la tecnología no consiste en desarrollar una nueva máquina de impresión 3D si no en utilizar las ventajas que proporcionan estas máquinas para mejorar las propiedades de las piezas mediante un post-proceso. Las principales ventajas de la tecnología son:
- Permite colocar las fibras en todas las direcciones, también entre capas de impresión. La trayectoria de las fibras viene definida por la trayectoria de las cavidades tubulares, las cuales se pueden diseñar en todas las direcciones en el modelo 3D y fabricar sin limitaciones gracias a la impresión 3D.
- Permite procesar gran variedad de materiales. Por ejemplo, se podría fabricar una pieza de plástico, titanio, o material cerámico y reforzarla con fibras de carbono, vidrio o Kevlar según las necesidades de cada caso.
- Permite unir de manera integral varias piezas inyectando las fibras de una pieza a otra, lo que permite fabricar estructuras de grandes dimensiones y resistentes.
- Los costes del sistema de fabricación para plástico reforzado con fibras es mucho menor que una máquina de impresión 3D de metal, proporcionando al mismo tiempo similares propiedades mecánicas y mayor ligereza.
El principal valor que proporciona es la capacidad de fabricar diseños altamente optimizados (por ejemplo, obtenidos mediante simulaciones de optimización topológica) con materiales de muy altas prestaciones, proporcionando de esta manera alta capacidad de aligeramiento.
El sector aeroespacial es el que más valora las tecnologías que permiten reducir el peso de las estructuras, ya que tiene un impacto muy importante en el consumo de combustible y emisiones de CO2. Por esta razón, este sector ha sido líder desde hace décadas en el uso de materiales compuestos (sobre todo los de fibra de carbono) y actualmente está siendo también líder en el uso de tecnologías de fabricación aditiva (o impresión 3D), existiendo gran cantidad de publicaciones recientes que lo demuestran.
Por otro lado el sector del automóvil también está impulsando tecnologías que permitan aligerar los vehículos. En este caso, el interés viene también motivado por las nuevas regulaciones que impondrán a los fabricantes penalizaciones económicas si los vehículos superan determinada cantidad de emisiones de CO2. El lanzamiento al mercado del primer coche comercial fabricado en fibra de carbono (BMW I3) en 2014, así como la presentación en 2015 del primer coche fabricado por impresión 3D evidencian este interés.
Otros sectores objetivo para la tecnología son el de la motocicleta, bicicleta, bienes de deporte, construcción o arquitectura. En estos sectores, además de ligereza y prestaciones mecánicas, la tecnología puede aportar otros valores añadidos como la posibilidad de fabricar diseños disruptivos (estética) y estructuras de grandes dimensiones.
