Investigadores de la Universidad de Castilla-La Mancha (UCLM) han llevado a cabo un trabajo en el que advierten que el enfriamiento de los filamentos empleados en impresión 3D de materiales cerámicos durante su proceso de fabricación es clave para garantizar su flexibilidad a largo plazo, un reto para estos materiales avanzados utilizados en sectores como la medicina y la aeronáutica.
Un equipo investigador de la Universidad de Castilla-La Mancha (UCLM) ha identificado una fase "importante" en los procesos de impresión 3D de materiales cerámicos de alta tecnología que puede ser clave para garantizar la durabilidad y fiabilidad de nuevos filamentos que permiten fabricar piezas cerámicas, introducidos recientemente en el mercado biomédico, y de aplicaciones de altas temperaturas.
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Se trata del riesgo que supone subestimar el enfriamiento del filamento durante su proceso de fabricación, ha informado la UCLM en nota de prensa.
La investigación, titulada 'Understanding embrittlement in ceramic-loaded filaments: insights for additive manufacturing of 3-YSZ' y publicada en la revista Rapid Prototyping Journal (Q1, factor de impacto 2024: 3.6), analiza por qué algunos filamentos imprimibles cargados con cerámica se vuelven frágiles con el tiempo y limitan su uso a largo plazo, así como su comercialización.
El objetivo es mejorar la fiabilidad de estos filamentos, que mantengan sus propiedades de forma estable desde que se fabrican hasta que se emplean en impresión 3D.
En el trabajo, fruto de la tesis doctoral de la investigadora en formación de la UCLM María Victoria Axelrad Tinoco, se explica que durante la fabricación del filamento el material fundido se extruye en forma de hilo.
Los investigadores advierten de que si ese filamento se enfría demasiado rápido puede "impedir que solidifique de forma ordenada, dejando las moléculas en un estado desorganizado". Con el tiempo, esas moléculas tienden a reordenarse buscando su estado más estable.
Este fenómeno provoca que el filamento modifique sus propiedades mecánicas, se vuelva más frágil y dificulte la validación comercial a nivel industrial, lo que tiene implicaciones directas en la seguridad y durabilidad de las piezas impresas.
Especial relevancia en medicina
Desde el punto de vista social, el estudio tiene especial relevancia en medicina. El filamento estudiado permite la impresión 3D de implantes óseos personalizados que estimulan el crecimiento del hueso, lo que abre la puerta a tratamientos más adaptados a cada paciente.
Asimismo, el equipo investigador considera que la mejora en el diseño de filamentos de impresión 3D estables también es esencial para sectores que están incorporando esta tecnología, como es el caso de la aeronáutica.
La tesis ha sido dirigida y coordinada por la profesora y responsable del grupo de Diseño y Procesado Avanzado de Materiales (DYPAM) de la UCLM Gemma Herranz Sánchez-Cosgalla.
En el estudio también han participado los investigadores de esta institución Cristina Berges Serrano y Javier Hidalgo García.
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