Un equipo de la Universidad RMIT imprime en 3D una estructura reticular de titanio que flota en el agua del mar
La combinación de metal y polímero ha mantenido su flotabilidad tras sufrir grietas y fracturas
Un equipo liderado por investigadores de la Universidad RMIT ha fabricado mediante la impresión 3D una estructura reticular de titanio que flota y se mantiene sobre el agua incluso tras sufrir daños graves, por lo que constituye el primer metamaterial reticular de metal híbrido capaz de flotar que se ha documentado hasta la fecha.
Los puntales de titanio huecos están interconectados y han sido rellenados con espuma de poliuretano para permitir que el agua pase a través de la red, mientras que los puntales sellados sostienen la estructura. Las muestras se han mantenido a flote en agua dulce durante más de dos meses.
«Aunque las estructuras reticulares de metal pueden ser increíblemente ligeras —con densidades inferiores a una décima parte de la densidad del agua—, la inclusión de espacios abiertos e interconectados permite la entrada de este fluido, lo que provoca que se hundan», explica Jordan Noronha, investigador principal del Centre for Additive Manufacturing de la Universidad RMIT.
«Al rellenar únicamente con espuma de poliuretano los puntales huecos de titanio, creamos una estructura que permite que el agua pase a su través y mantenga la flotabilidad incluso tras sufrir grietas y daños significativos», asegura Noronha. «Las diminutas celdas selladas de la espuma atrapan el gas e impiden que el fluido inunde esos puntales».
El equipo ha utilizado una medida denominada «densidad esquelética» que contabiliza únicamente las partes que no contienen agua (las paredes de titanio y los canales sellados y rellenos de espuma) en lugar del volumen total.
«Esta medida permite a los ingenieros establecer una regla de diseño muy sencilla: si la densidad esquelética es inferior a la del líquido circundante, la estructura flotará incluso si el agua fluye a través de todas sus aberturas externas», señala Noronha.
En las mismas condiciones de densidad, la estructura reticular ha resultado ser un 70% más resistente que el acero inoxidable o el polietileno de alta densidad. Tras dos semanas sumergida en el agua de mar de la bahía de Port Phillip, ha perdido tan solo un 0,15% de su masa y menos del 1% de su resistencia. Asimismo, una boya impresa en 3D se ha mantenido estable en tanques con una inclinación de 45 grados, sin necesidad de utilizar carcasas, revestimientos ni sistemas de flotación adicional.
Ma Qian, profesor distinguido y director del proyecto, añade que el equipo se ha propuesto escalar el tamaño de las piezas y evaluar su rendimiento a largo plazo en entornos marinos y de aguas profundas.
«Si modificáramos el material del interior de la estructura de titanio, podríamos adaptarla y utilizarla para absorber energía, controlar la temperatura y las vibraciones y otras aplicaciones», apostilla.
