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Martes, 5 junio 2012
Ingeniería

Remodelar cerámica mediante perdigonazos de alta precisión

Producir componentes de cerámica delgada ha sido hasta ahora un proceso laborioso y caro, ya que a menudo las piezas se deforman durante su fabricación y tienen que ser desechadas por inservibles. Ahora, un equipo de investigación ha logrado desarrollar un método singular para arreglar las superficies deformadas de piezas: ametrallarlas con diminutos perdigones de alta precisión. Puede sonar tan inverosímil como trabajar porcelana a martillazos, pero el sistema funciona, tal como ya se ha demostrado en diversas pruebas.

En ambientes corrosivos y de altas temperaturas, los metales pierden su elasticidad rápidamente. Más allá de ciertas temperaturas, los materiales metálicos fallan, y sus propiedades menguan; por ejemplo, los muelles metálicos dejan de poder cumplir con su función debidamente si se calientan por encima de los 500 grados centígrados. ¿Pero qué hacer si éstas son exactamente las condiciones que requiere un proceso de producción?

Una forma de evitar el problema ha sido fabricar componentes hechos de cerámica, un tipo de material que es de peso ligero, rígido, resistente a la corrosión y capaz de soportar las altas temperaturas. Sin embargo, esto sólo ofrece una solución parcial, ya que producir cerámicas delgadas para piezas como ballestas de automóviles, espejos ligeros para sistemas ópticos especiales (por ejemplo para su uso en vehículos espaciales), o membranas para sensores y células de combustible, consume mucho tiempo y es caro.

Esto se debe a que las cerámicas sólo se pueden maquinar (trabajar a máquina) usando costosas herramientas de diamante, y el proceso produce tensiones estructurales en la superficie del material que pueden deformar la pieza terminada en cuanto salga de la máquina. Reformar los componentes después de su fabricación nunca antes había sido una opción viable cuando el material es demasiado quebradizo para usar con él técnicas rentables, y el coste de hacerlo por métodos más suaves es demasiado caro.

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Investigadores del Instituto Fraunhofer para la Mecánica de Materiales (IWM) en Friburgo y el Instituto Fraunhofer para Sistemas de Producción y Tecnología de Diseño (IPK), en Berlín, ambas instituciones en Alemania, han encontrado ahora una manera para arreglar las cerámicas deformadas usando un proceso por el que se disparan a la superficie de la pieza pequeñas bolitas o perdigones mediante una pistola especial. Cada perdigón golpea la superficie y altera la forma de la capa delgada más externa del material. Moviendo la pistola sobre la pieza de cerámica a lo largo de un camino calculado con precisión, los científicos son capaces de arreglar cualquier deformación indeseada, o crear incluso espejos curvos a partir de placas delgadas de cerámica.

El equipo de Wulf Pfeiffer ya ha producido varios prototipos de piezas de cerámica, incluyendo una ballesta de automóvil y un espejo cóncavo. La técnica está ahora lo bastante avanzada como para ser usada en la fabricación en serie de componentes simples.


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