Un equipo de la Universidad de Castilla-La Mancha ha identificado una fase clave en el proceso de fabricación de filamentos cerámicos utilizados en impresión 3D que resulta determinante para garantizar su flexibilidad, durabilidad y fiabilidad en sectores como la medicina o la aeronáutica.
Un equipo investigador de la Universidad de Castilla-La Mancha ha identificado un factor determinante en los procesos de impresión 3D de materiales cerámicos de alta tecnología: el enfriamiento del filamento durante su fabricación. Según advierten los científicos, esta etapa puede ser clave para garantizar la durabilidad y la fiabilidad de estos materiales avanzados utilizados en ámbitos como la medicina o la aeronáutica.
La investigación, titulada “Understanding embrittlement in ceramic-loaded filaments: insights for additive manufacturing of 3-YSZ”, ha sido publicada en la revista científica Rapid Prototyping Journal. El estudio analiza por qué algunos filamentos imprimibles cargados con cerámica tienden a volverse frágiles con el paso del tiempo, lo que limita su uso prolongado y dificulta su comercialización.
El trabajo forma parte de la tesis doctoral de la investigadora en formación María Victoria Axelrad Tinoco y se centra en comprender los procesos que afectan a la estabilidad de estos filamentos desde su fabricación hasta su utilización en impresión 3D.
Durante el proceso de fabricación, el material fundido se extruye en forma de hilo para crear el filamento. Los investigadores explican que si el enfriamiento se produce demasiado rápido puede impedir que el material solidifique de forma ordenada, dejando las moléculas en un estado desorganizado. Con el paso del tiempo, estas moléculas tienden a reorganizarse buscando su estado más estable, lo que provoca cambios en las propiedades mecánicas del filamento y aumenta su fragilidad.
Este fenómeno puede afectar directamente a la fiabilidad del material y a la validación industrial de los productos fabricados con estos filamentos, ya que repercute en la seguridad y la durabilidad de las piezas impresas.
Desde el punto de vista social y sanitario, los investigadores subrayan que el estudio tiene especial relevancia en el ámbito médico. Los filamentos analizados permiten fabricar mediante impresión 3D implantes óseos personalizados capaces de estimular el crecimiento del hueso, lo que abre nuevas posibilidades para tratamientos más adaptados a las necesidades de cada paciente.
Asimismo, la mejora en el diseño y estabilidad de los filamentos también resulta fundamental para otros sectores tecnológicos que están incorporando la fabricación aditiva, como la industria aeronáutica.
La tesis ha sido dirigida por la profesora Gemma Herranz Sánchez-Cosgalla, responsable del grupo de investigación de Diseño y Procesado Avanzado de Materiales (DYPAM) de la universidad. En el estudio también han participado los investigadores Cristina Berges Serrano y Javier Hidalgo García.
Los resultados del trabajo aportan nuevas claves para mejorar la estabilidad y el rendimiento de los filamentos cerámicos utilizados en impresión 3D, contribuyendo al desarrollo de materiales más fiables para aplicaciones industriales y biomédicas.