Un equipo de investigación en la Universidad del Sarre, en Alemania, ha desarrollado recientemente una serie de nuevas aleaciones vítreas con propiedades metálicas y diseñadas para la fabricación de componentes de motores eléctricos mediante impresión 3D. El objetivo principal es reducir las pérdidas de energía por calor en dispositivos como drones, bicicletas eléctricas o cepillos dentales eléctricos.
¿Qué hace que estas aleaciones sean tan especiales? Para entenderlas hay que mirar su composición. En los metales comunes, los átomos están ordenados en redes cristalinas perfectamente ordenadas. El problema es que ese orden actúa como un freno magnético, generando una fricción interna en que desperdicia energía en forma de calor cuando un elemento, como un motor en este caso, está en marcha. Los vidrios metálicos, en cambio, tienen una estructura desordenada y amorfa que permite que el magnetismo fluya sin obstáculos. Esto se traduce en un material con una fuerza similar a la de los metales.
El doctorando Amirhossein Ghavimi (izquierda) y el profesor Ralf Busch (derecha) llevan a cabo la investigación sobre las nuevas aleaciones. (Créditos de la foto: Gerhild Sieber/UdS).
Tras largos estudios, los investigadores han identificado tres aleaciones con un contenido de hierro del 70-80% que poseen una resistencia crítica a la cristalización. Estas fórmulas permiten que el material se «congele» en su estado vítreo durante el enfriamiento, manteniendo sus propiedades magnéticas intactas incluso tras ser procesadas a altas temperaturas. Al respecto, el profesor Ralf Busch, líder de la investigación, destaca:
«Esta investigación fundamental nos ha situado en una posición en la que podemos contribuir a que los dispositivos eléctricos del futuro sean más eficientes. Simplemente cambiando el material, podemos reducir el consumo de energía en toda una gama de motores eléctricos de uso cotidiano y, en última instancia, ampliar la autonomía de los patinetes eléctricos o los drones».
La fabricación aditiva fue la tecnología elegida por ser capaz de trabajar con este material en desarrollo sin comprometer su estructura. Mediante la fusión láser por lecho de polvo, los investigadores construirán componentes de motor que lo vuelvan más eficiente. Ahora mismo el equipo está trabajando en los parámetros para la impresión mediante el proceso L-PBF y su postratamiento. «El reto ahora es desarrollar el proceso para que funcione de forma fiable en la práctica y a escala industrial», afirma el profesor Matthias Nienhaus, experto en tecnología de accionamientos.
La investigación, respaldada por el proyecto europeo AM2SoftMag con una financiación de 3.5 millones de euros, busca escalar este nuevo método de fabricación de motores para su aplicación industrial masiva. Para lograrlo, los investigadores colaboran con socios en Italia, Alemania, Polonia y con el Instituto IMDEA Materiales, de España. Puedes leer el comunicado oficial AQUÍ.
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*Créditos de la foto de portada: Pasquale D’Angiolillo/UdS