Un equipo de investigadores ha demostrado que una nueva superaleación impresa en 3D podría ayudar a las centrales eléctricas a generar más electricidad con menos emisiones de carbono.
Investigadores de Sandia National Laboratories, Ames National Laboratory, Iowa State University y Bruker Corp. utilizaron una impresora 3D para crear una aleación metálica de alto rendimiento, o superaleación, con una composición inusual que la hace más resistente y ligera que los materiales utilizados actualmente en la maquinaria de las turbinas de gas.
Los científicos afirman que sus hallazgos podrían tener amplias repercusiones en varios sectores, incluidos las industrias aeroespacial y automovilística.
Según Andrew Kustas, científico de Sandia, este material permite obtener combinaciones hasta ahora inalcanzables de alta resistencia, bajo peso y elasticidad a altas temperaturas. Según Kustas, este logro se debe en parte al enfoque de fabricación aditiva adoptado por el equipo.
La eficiencia de las centrales eléctricas suele estar limitada por la temperatura a la que pueden calentarse las piezas metálicas de las turbinas. Si las turbinas pueden funcionar a temperaturas más altas, se puede convertir más energía en electricidad y reducir la cantidad de calor residual que se libera al medio ambiente.
Los experimentos demostraron que la nueva superaleación (42% de aluminio, 25% de titanio, 13% de niobio, 8% de circonio, 8% de molibdeno y 4% de tántalo) era más resistente a 800ºC que muchas otras aleaciones de alto rendimiento, incluidas las que se utilizan actualmente en las piezas de las turbinas, y aún más resistente cuando se enfriaba a temperatura ambiente.
Los miembros del equipo de Sandia también utilizaron una impresora 3D para fundir metales en polvo e imprimir inmediatamente una muestra. Su trabajo supuso un cambio en el desarrollo de aleaciones, ya que ningún metal constituye más de la mitad del material. En comparación, el acero está compuesto en un 98% de hierro combinado con carbono, entre otros elementos.
Las técnicas de impresión 3D permiten combinar varios elementos para crear una aleación de ingeniería potencialmente útil.
Sin embargo, sigue habiendo problemas. Por un lado, podría ser difícil producir la nueva superaleación en grandes volúmenes sin grietas microscópicas, que es un reto general en la fabricación aditiva. Además, los materiales de la aleación son caros, por lo que podrían resultar inviables desde el punto de vista comercial.
Vía New superalloy could cut carbon emissions from power plants – LabNews (sandia.gov)
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