La NASA desarrolla una aleación con propiedades dignas de la ciencia ficción

Un metal capaz de soportar temperaturas extremas, mil veces más resistente que cualquier aleación de última generación y que sea posible utilizar en impresión 3D para crear diseños complejos. Aunque suene a ciencia ficción, se trata del GRX-810 y la NASA ya lo ha desarrollado para su uso en sistemas aeroespaciales de alto rendimiento.

Esta aleación está reforzada por dispersión de óxido (ODS), un metal que contiene partículas de óxido a nanoescala y que es capaz de soportar temperaturas de más de 1.000 grados al tiempo que es más maleable que las aleaciones aeroespaciales existentes.

La NASA tiene previsto utilizar este metal para imprimir en 3D componentes de alta temperatura para sistemas como motores de cohetes que permitirán una mayor eficiencia de combustible y menores costos de mantenimiento. De momento, la agencia ya ha impreso con este material una cámara de combustión de un motor de turbina, una pieza monolítica diseñada para mezclar combustible y aire.

Según Dale Hopkins, investigador de la NASA, «las partículas de óxido a nanoescala transmiten increíbles beneficios de rendimiento de esta aleación».

Dadas las inclementes condiciones del espacio exterior, la NASA ha puesto especial esfuerzo en el desarrollo de materiales con propiedades mecánicas mejoradas en condiciones ambientales extremas. En este sentido, el GRX-810 cuenta con «mejoras de rendimiento notables» en comparación con muchas de las aleaciones más utilizadas ahora, como Inconel.

Por ejemplo, a mil grados, el GRX-810 tiene el doble de resistencia a la fractura, el triple de ductilidad y maleabilidad, y hasta mil veces la durabilidad bajo tensión que las aleaciones de última generación.

«Se trata de un avance revolucionario para el desarrollo de componentes. Los nuevos tipos de materiales más fuertes y livianos juegan un papel clave en el objetivo de la NASA de cambiar el futuro de los vuelos», señala Hopkins. «Antes, un aumento en la resistencia a la tracción generalmente disminuía la capacidad de un material para estirarse y doblarse antes de romperse, razón por la que esta nueva aleación es notable».

Modelos por ordenador

Las aleaciones de ODS suelen ser difíciles y costosas de desarrollar, así que los investigadores de la NASA tuvieron que usar modelos por ordenador inicialmente para ajustar la composición de GRX-810. El equipo aprovechó el modelado termodinámico para determinar con exactitud los metales a combinar y sus cantidades. Luego, utilizaron la impresión en 3D para dispersar los óxidos a nanoescala en toda la matriz de la aleación, que es lo que proporciona su alta resistencia.

Esta herramienta de modelado produce resultados en mucho menos tiempo y con costos más bajos que los procesos tradicionales de prueba y error. De hecho, los investigadores descubrieron la composición óptima de esta aleación después de solo 30 simulaciones.