Crean una aleación de aluminio que se imprime: más fuerte, liviana y resistente que el titanio
Un grupo del MIT usó simulaciones y aprendizaje automático para encontrar la combinación óptima de elementos que componen la aleación, que deber ser creada con una impresora 3D para que mantenga sus propiedades
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Un grupo de ingenieros del MIT desarrolló una aleación de aluminio que se puede imprimir, que no solo es capaz de soportar altas temperaturas, sino que también es cinco veces más fuerte que el aluminio fabricado con métodos tradicionales.
Este nuevo metal imprimible se creó a partir de una mezcla de aluminio y otros elementos, cuya combinación óptima fue identificada por el equipo gracias a la ayuda de simulaciones y aprendizaje automático. Mientras que los métodos convencionales hubiesen requerido simular más de un millón de combinaciones, el nuevo enfoque solo necesitó examinar 40 posibles composiciones para dar con la mezcla ideal para una aleación de aluminio imprimible de alta resistencia.
Los investigadores creen que este nuevo aluminio imprimible podría utilizarse para crear productos más resistentes, más ligeros y con mayor resistencia a la temperatura, como los álabes de las turbinas de un avión. Estas piezas se suelen fabricar con titanio, un material que es más de un 50 por ciento más pesado y hasta 10 veces más caro que el aluminio, o con compuestos avanzados.
Según Mohadeseh Taheri-Mousavi, quien lideró el trabajo, “esto ahorraría una cantidad considerable de energía para la industria del transporte.”
También podría usarse en bombas de vacío avanzadas, autos de alta gama y dispositivos de refrigeración para centros de datos.
Los detalles de esta nueva aleación de aluminio imprimible fueron publicados en la revista Advanced Materials.
La fuerza del aluminio está determinada en gran medida por su microestructura: cuanto más pequeños y densamente empaquetados sean sus componentes microscópicos (llamados “precipitados”), más fuerte será la aleación.
Empleando técnicas de aprendizaje automático para analizar datos sobre las propiedades de los elementos e identificar conexiones que conducirían al resultado deseado permitió identificar una fórmula para una aleación de aluminio con una mayor fracción de volumen de precipitados pequeños (y, por lo tanto, mayor resistencia).
Para producir físicamente esta aleación fuerte con precipitados diminutos, el equipo se dio cuenta de que la impresión 3D era la mejor opción, en lugar de la fundición tradicional, donde el largo tiempo de enfriamiento permite que los precipitados crezcan, reduciendo la resistencia.
Específicamente, los investigadores utilizaron la fusión por lecho de polvo láser (LBPF), una técnica que deposita polvo capa por capa y lo funde rápidamente con un láser. La rápida solidificación inherente a la LBPF permitió la formación de la microestructura de precipitados pequeños y alta resistencia que predijo el algoritmo.
El coautor John Hart explica el papel crucial de la impresión 3D en este avance: “La impresión 3D abre una nueva puerta debido a las características únicas del proceso, en particular, la rápida tasa de enfriamiento.”
La aleación impresa era cinco veces más fuerte que su contraparte fundida y un 50 por ciento más fuerte que las aleaciones diseñadas sin machine learning. Además, la nueva aleación demostró ser estable a altas temperaturas de hasta 400 grados centígrados, un rango de temperatura muy alto para las aleaciones de aluminio.
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