Unos investigadores han logrado fabricar en 3D un cristal metálico de un metro de altura.
Cuando oímos la palabra «cristal», a menudo pensamos en un diamante o en una piedra preciosa. Sin embargo, los metales también están compuestos por cristales. En una pieza metálica corriente, encontramos multitud de pequeños granos cuyos átomos no están orientados de la misma manera.
Muestras metálicas fabricadas mediante impresión 3D: niobio, wolframio, molibdeno y aleación de molibdeno y niobio. Las fotografías están acompañadas de mapas de colores que muestran la orientación de su estructura cristalina.
Las fronteras entre estos granos pueden convertirse en zonas frágiles, especialmente cuando un metal está sometido a altas temperaturas o a esfuerzos prolongados. Un monocristal, en cambio, posee la misma organización de los átomos en toda su estructura. Por ello, puede presentar propiedades muy interesantes para determinadas piezas técnicas.
El problema consiste en fabricar estos cristales en grandes dimensiones. Con los métodos habituales, su crecimiento debe controlarse cuidadosamente y las formas posibles siguen siendo limitadas. Por eso, unos investigadores eligieron otro camino: construir el metal progresivamente, capa a capa, como con una impresora 3D.
Su método se basa en un calentamiento muy preciso. En lugar de calentar el metal de manera constante, el dispositivo alterna diferentes aportes de calor y utiliza impulsos. De este modo controla la pequeña zona de metal fundido que se solidifica.
El equipo logró producir una estructura de aleación de titanio de aproximadamente un metro de altura y unos pocos centímetros de anchura. A pesar de sus dimensiones, los átomos conservan en ella una organización cristalina común. El resultado es un cristal único de un tamaño extraordinario.
Los investigadores también demostraron que su procedimiento podía funcionar con otros metales difíciles de trabajar, especialmente el wolframio y el molibdeno. Estos materiales resisten temperaturas muy elevadas, pero su fabricación con formas elaboradas suele requerir mucho esfuerzo.
¿Por qué buscar piezas de este tipo? Algunos motores y equipos industriales utilizan componentes sometidos al calor y a grandes tensiones. Poder fabricar monocristales con formas determinadas podría mejorar su resistencia y abrir nuevas posibilidades de diseño.
Por el momento, esta técnica sigue siendo una demostración de laboratorio. Será necesario comprobar su rendimiento en piezas reales, su regularidad y su coste antes de plantearse una fabricación industrial a gran escala.