La nueva superaleación clave para los aviones y las naves del futuro

La NASA ha creado una nueva superaleación que cambiará la forma en que construimos aviones y naves espaciales. Mientras que las actuales piezas metálicas de última generación impresas en 3D sólo pueden soportar hasta 1.093 grados centígrados — algo que limita su uso en aplicaciones críticas bajo condiciones de funcionamiento extremas — este nueva aleación es "dos veces más fuerte, más de 1.000 veces más duradera y dos veces más resistente a la oxidación" que las actuales. Estas características, según el Dr. Tim Smith, permitirán a la industria aeroespacial reducir el peso e incrementar la capacidad de aeronaves y cohetes.

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Su nombre es GRX-810. Smith me cuenta en una entrevista que inicialmente lo utilizarán para fabricar "inyectores, toberas, o cúpulas de cámara de combustión". Piezas, en definitiva, que tienen que soportar un calor extremo sin fallar en situaciones críticas. La lista se ampliará rápidamentehora, dice: “el tamaño de la pieza está limitado por la máquina específica con la que se imprime GRX-810 ahora”. Pero, según él, están cambiando el proceso de impresión 3D por una nueva técnica que utiliza la deposición directa de energía (básicamente, calentar el polvo con un láser de alta potencia) que no está limitada en tamaño. "Si tenemos éxito, podremos empezar a producir piezas en tamaños de metros en vez de centímetros”.

La clave está en el óxido

Smith — que es el autor principal del la investigación revisada por pares publicada en Nature junto con su coinventor Christopher Kanzos, del Centro de Investigación Glenn de la NASA en Cleveland, y un equipo de la Universidad Estatal de Ohio — cree que "esta superaleación tiene el potencial de mejorar drásticamente la resistencia y dureza de los componentes y piezas utilizados en la aviación y la exploración espacial."

La invención de GRX-810 ha logrado uno de los santos griales de la fabricación por impresión 3D. "Siempre hemos sabido que la incorporación de óxidos a escala nanométrica en un metal mejoraría significativamente sus propiedades a altas temperaturas", me comenta Smith. "El problema es que no había un método fácil para hacerlo". Las diminutas partículas de óxido de la aleación son la clave de su fuerza, su resistencia a la temperatura y, contraintuitivamente, su resistencia a la oxidación. Para crear el material, el equipo utilizó un complejo modelado informático y luego láseres para fusionar los componentes necesarios, capa por capa.

Smith afirma que el proceso que han inventado también elimina el difícil reto de fabricación asociado al desarrollo de aleaciones para la fabricación aditiva, lo que conducirá a un desarrollo más rápido y barato de nuevas superaleaciones aún mejores, aumentando sus propiedades de resistencia a altas temperaturas.

Un salto espectacular

La nueva aleación aportará muchas ventajas que hasta ahora no estaban al alcance de la industria aeroespacial. Por ejemplo, las mejores propiedades a alta temperatura del GRX-810 permitirán a los diseñadores fabricar piezas más ligeras y hacerlas funcionar a temperaturas de motor más elevadas y, por tanto, más eficientes. Esto dará lugar a naves espaciales más ligeras, lo que se traducirá en más carga útil y mayores velocidades, aumentando drásticamente las capacidades de aviones y cohetes. "También puede permitir el uso de piezas de fabricación aditiva (AM en sus siglas en inglés) en aplicaciones en las que antes no se podían utilizar", señala. Además, una mayor resistencia y durabilidad se traduce en una vida útil mucho más larga, lo que también debería traducirse en un menor mantenimiento y una mejor reutilización.

En un comunicado de prensa, Dale Hopkins — director adjunto de proyectos de Herramientas y Tecnologías de Transformación de la NASA — subraya que esta nueva aleación es un salto tan grande que bien podría ser “una de las patentes tecnológicas más exitosas que la NASA Glenn haya producido jamás".

Todo suena sumamente emocionante y no tendremos que esperar mucho para ver si tiene el impacto al que se refieren. Según me cuenta Smith, esperan probar los primeros componentes fabricados con GRX-810 en los próximos dos o tres meses: "Creo que la aleación podría tener pronto un impacto tanto en la industria AM como en la aeroespacial".