En las últimas tres décadas se ha producido una intensa investigación en la tecnología de fabricación aditiva (la sucesiva superposición de capas micrométricas de cualquier material para fabricar una estructura determinada) para producir objetos tridimensionales sin usar herramientas o moldes especiales. Sin embargo esta tecnología ha estado restringida a polímeros y piezas metálicas y, hasta ahora, solamente unos pocos materiales cerámicos funcionales han estado disponibles, impidiendo el uso de esta tecnología en la industria cerámica. Un grupo de investigación de la Universidad de La Laguna ha logrado fabricar materiales cerámicos avanzados mediante el uso de la impresión 3D.
Existen estudios que indican que la producción de materiales avanzados cerámicos mediantes técnicas de fabricación aditiva tiene el potencial de generar un impacto económico de entre 230 y 500 millones de dólares hasta el 2025, indica Juan Carlos Ruiz Morales, líder del grupo de Nano y Microingeniería de Materiales de la ULL.
El investigador explica que la impresión 3D es una tecnología de fabricación aditiva, de bajo coste, que representa un nuevo paradigma en la fabricación de sistemas energéticos. Sin embargo, la fabricación de estructuras cerámicas complejas permanece casi sin explorar dentro de este campo, añade.
“La impresión 3D mediante ‘inkjet printing’ (3DP) o estereolitografía (SLA) son métodos particularmente adecuados que permiten utilizar una amplia variedad de materiales en forma de polvo o utilizar conjuntamente resinas fotosensibles que son curadas selectivamente para producir un material 3D cerámico denso, con alta resolución y, totalmente funcional”, prosigue el investigador.
La doctoranda Lorena Hernández Afonso, también del grupo de Nano y Microingeniería de Materiales, ha sido la encargada de diseñar, optimizar e imprimir en 3D materiales avanzados cerámicos, basados en la zirconia y estables a temperaturas superiores a 1400oC.
Se ha utilizado la impresión SLA para fabricar nuevas estructuras 3D, no existentes en la actualidad, y que permitirá, entre otros objetivos, fabricar pilas de combustibles más eficientes que no pueden lograrse mediante métodos convencionales. “Además, estos métodos convencionales suelen producir hasta un 80% más de productos de desechos, por lo que la impresión 3D promueve una economía circular que fomenta el reciclaje de los productos de fabricación”, comenta Ruiz Morales.
Estos objetivos están centrados en intentar cambiar el modelo energético actual basado en la combustión de hidrocarburos, buscando así nuevas rutas de producción energética más limpias y eficientes, como por ejemplo, el uso del hidrógeno en las pilas de combustible produciendo cero contaminantes, o el usar este mismo hidrógeno y nuevas estructuras 3D de fotocatalizados para no sólo atrapar el CO2 sino convertirlo en un combustible y por tanto darle valor económico a lo que habitualmente sólo se considera un contaminante.
Página web del grupo de Nano y Microingeniería de Materiales de la Universidad de La Laguna: http://www.sofc.es/
