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Engenheiros australianos desenvolveram uma nova liga de titânio para impressão 3D que custa cerca de um terço do valor das ligas convencionais. Mais acessível e resistente, a inovação tem potencial para transformar desde a indústria aeroespacial até a produção de próteses na área da saúde.
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Desde a criação da impressão em 3D com metais, na década de 1990, cientistas têm buscado uma forma de torná-la mais acessível. Porém, a liga de titânio tradicional usada para esse processo, o Titânio Grau 5 — uma mistura desse material com alumínio e vanádio (Ti-6Al-4V) — tem alto custo e não permite a comercialização total da técnica de impressão, segundo os pesquisadores.
Além do valor elevado, essa liga, quando impressa em 3D, tem propensão a grãos colunares. Isso significa que as peças feitas com o Titânio Grau 5 podem ser resistentes em uma direção, mas fracas ou inconsistentes em outras, algo que só poderia ser resolvido com a adição de novos elementos à mistura.
Em uma nova pesquisa publicada na revista Nature Communications, uma equipe de engenheiros da Universidade RMIT, na Austrália, apresentou uma solução. O grupo trabalhou nos últimos três anos para encontrar uma maneira de prever a formação dos grãos e, com isso, orientar o desenvolvimento de novas ligas de alto desempenho para impressoras 3D.
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Liga de titânio feita pelos engenheiros será 29% mais barata
No estudo, o grupo demonstrou que o parâmetro de super-resfriamento constitucional (P) seria o melhor critério para guiar a seleção de elementos para formar ligas melhores. Esse parâmetro mede o potencial do material para formar e expandir novos grãos ao longo de todo o processo de solidificação, e não apenas em seu estágio inicial.
Segundo a pesquisa, o novo método, baseado no ajuste do parâmetro P a partir da adição de novos elementos à mistura, é capaz de economizar tempo e reduzir o custo no desenvolvimento de ligas fabricadas de forma aditiva.
“Novos tipos de titânio e outras ligas nos permitirão realmente expandir os limites do que é possível com a impressão 3D, e a estrutura para o design de novas ligas descrita em nossa pesquisa é um passo significativo nessa direção”, disse Ryan Brooke, pesquisador líder do estudo, em um comunicado.
A Universidade RMIT registrou uma patente provisória para o novo método. Os engenheiros também não descreveram no estudo sua própria liga de titânio de alta eficiência, pois planejam comercializá-la no futuro. Segundo eles, esse material será 29% mais barato de se produzir do que o titânio comum para impressoras 3D.
“Conseguimos não apenas produzir ligas de titânio com uma estrutura de grãos uniforme, mas com custos reduzidos, além de torná-las mais resistentes e dúcteis”, explicou Brooke.
Agora, os pesquisadores procuram parceiros em toda a cadeia de suprimentos para viabilizar a entrada da nova liga no mercado. O material inovador tem potencial para aplicações que vão da indústria aeroespacial à área da saúde, possibilitando a produção de peças mais acessíveis e de alto desempenho.
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