Investigadores de la NASA han creado una nueva aleación metálica que tiene una durabilidad más de 1.000 veces superior a la de otras aleaciones a temperaturas extremas y que se puede imprimir en 3D
Nuevo material de la NASA construido para soportar condiciones extremas.
Científicos de la NASA han desarrollado una nueva aleación metálica mediante un proceso de impresión en 3D que mejora drásticamente la resistencia y la durabilidad de los componentes y las piezas usadas en la aviación y la exploración espacial, lo que se traduce en un rendimiento mejor y más duradero.
La aleación GRX-810 de la NASA, una aleación reforzada por dispersión de óxido (ODS), puede soportar temperaturas de más de 1.000ºC, es más maleable y puede resistir más de 1.000 veces más que las aleaciones de última generación existentes.
Estas nuevas aleaciones pueden usarse para construir piezas aeroespaciales para aplicaciones de alta temperatura, como las que se encuentran en el interior de los motores de aviones y cohetes, porque las aleaciones ODS pueden soportar condiciones más duras antes de alcanzar su punto de ruptura.
Las partículas de óxido a nanoescala transmiten las increíbles ventajas de rendimiento de esta aleación.
Dale Hopkins, subdirector del proyecto Transformational Tools and Technologies de la NASA.
Producir aleaciones ODS para estos entornos extremos es un reto y resulta caro. Para desarrollar la aleación GRX-810 de la NASA, los investigadores de la agencia usaron modelos computacionales para determinar la composición de la aleación.
A continuación, el equipo aprovechó la impresión en 3D para dispersar uniformemente los óxidos a nanoescala por toda la aleación, lo que proporciona unas propiedades mejoradas a altas temperaturas y un rendimiento duradero. Este proceso de fabricación es más eficiente, rentable y limpio que los métodos de fabricación convencionales.
Impacto y beneficios.
Estas aleaciones tienen importantes implicaciones para el futuro.
Por ejemplo, cuando se usa en un motor a reacción, la mayor temperatura de la aleación y su mayor capacidad de durabilidad se traducen en una reducción del consumo de combustible y de los costes de funcionamiento y mantenimiento.
Esta aleación también ofrece a los diseñadores de piezas de motor nuevas flexibilidades, como materiales más ligeros, junto con grandes mejoras de rendimiento. Los diseñadores pueden ahora contemplar compensaciones que antes no podían considerar, sin sacrificar el rendimiento.
Rendimiento innovador: Una revolución en el desarrollo de materiales.
Las nuevas aleaciones de la NASA ofrecen mejores propiedades mecánicas a temperaturas extremas. A 1.000° C, el GRX-810 muestra notables mejoras de rendimiento con respecto a las aleaciones actuales de última generación, entre ellas:
- El doble de fuerza para resistir la fractura.
- Tres veces y media la flexibilidad para estirarse/curvarse antes de la fractura.
- Más de 1.000 veces la durabilidad bajo tensión a altas temperaturas.
Este avance es revolucionario para el desarrollo de materiales. Los nuevos tipos de materiales más resistentes y ligeros desempeñan un papel fundamental en el objetivo de la NASA de cambiar el futuro de los vuelos. Anteriormente, un aumento de la resistencia a la tracción solía reducir la capacidad de un material para estirarse y doblarse antes de romperse, por lo que nuestra nueva aleación es extraordinaria.
Dale Hopkins.
Descubrimiento/desarrollo: Acoplamiento de la fabricación aditiva con el modelado de materiales
El equipo aplicó el modelado termodinámico y aprovechó la impresión 3D para desarrollar la nueva aleación de alta temperatura que proporcionó este rendimiento innovador.
La aplicación de estos dos procesos ha acelerado drásticamente el ritmo de desarrollo de nuestros materiales. Ahora podemos producir nuevos materiales más rápidamente y con mejores prestaciones que antes.
Tim Smith, científico Centro de Investigación Glenn – NASA
Lo que antes llevaba años mediante un proceso de prueba y error, ahora es cuestión de semanas o meses para hacer descubrimientos.
Dale Hopkins.
Mediante el uso de modelos termodinámicos, una de las muchas herramientas computacionales analizadas en el estudio Visión 2040 de la NASA, el equipo descubrió la composición óptima de la aleación después de sólo 30 simulaciones.
Esta herramienta de modelización produce resultados en mucho menos tiempo y con menores costes que los procesos tradicionales de prueba y error. La herramienta también evita los callejones sin salida al mostrar a los investigadores no sólo qué tipos de metales incorporar, sino qué cantidad de cada elemento debe infundirse en la composición.
El rendimiento de esta aleación demuestra claramente la madurez de la herramienta de modelado y su capacidad para producir resultados significativos.
Steve Arnold, NASA
Vía www.nasa.gov
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