Un equipo de investigadores de la Universidad de Castilla-La Mancha (UCLM) ha realizado un estudio que destaca la importancia del enfriamiento de los filamentos utilizados en la impresión 3D de materiales cerámicos durante su fabricación. Este proceso es fundamental para asegurar la flexibilidad de estos materiales a largo plazo, lo que representa un desafío en sectores avanzados como la medicina y la aeronáutica.
Descubrimientos clave sobre la impresión 3D de cerámicas
En su investigación, titulada ‘Understanding embrittlement in ceramic-loaded filaments: insights for additive manufacturing of 3-YSZ’, publicada en la revista Rapid Prototyping Journal (Q1, factor de impacto 2024: 3.6), el equipo ha identificado una fase crucial en la fabricación de filamentos cerámicos de alta tecnología. Este avance es esencial para garantizar la durabilidad y fiabilidad de los nuevos filamentos que permiten la creación de piezas cerámicas, recientemente introducidas en el mercado biomédico y en aplicaciones que requieren altas temperaturas.
Impacto del enfriamiento en la calidad del filamento
La UCLM ha comunicado que subestimar el enfriamiento del filamento durante su proceso de fabricación puede acarrear graves consecuencias. El objetivo del estudio es mejorar la fiabilidad de estos filamentos para que mantengan sus propiedades de manera estable desde su producción hasta su uso en impresión 3D.
La investigación, que forma parte de la tesis doctoral de María Victoria Axelrad Tinoco, investigadora en formación de la UCLM, explica que el material fundido se extruye en forma de hilo. Sin embargo, si este filamento se enfría demasiado rápido, puede resultar en una solidificación desordenada, dejando las moléculas en un estado caótico. Con el tiempo, estas moléculas tienden a reorganizarse en busca de un estado más estable, lo que puede modificar las propiedades mecánicas del filamento, haciéndolo más frágil y complicando su validación comercial a nivel industrial, lo que afecta directamente la seguridad y durabilidad de las piezas impresas.
Relevancia en el ámbito médico
Desde una perspectiva social, el estudio cobra especial importancia en el campo de la medicina. El filamento analizado permite la impresión 3D de implantes óseos personalizados que estimulan el crecimiento del hueso, lo que brinda la posibilidad de tratamientos más adaptados a las necesidades de cada paciente.
Implicaciones para otros sectores
El equipo de investigación también subraya que la mejora en el diseño de filamentos de impresión 3D estables es vital para otros sectores que están adoptando esta tecnología, como la aeronáutica. La tesis ha sido dirigida y coordinada por la profesora Gemma Herranz Sánchez-Cosgalla, responsable del grupo de Diseño y Procesado Avanzado de Materiales (DYPAM) de la UCLM. Además, en este estudio han colaborado los investigadores Cristina Berges Serrano y Javier Hidalgo García.