A partir de la “calamina” –óxidos de hierro que se forman a altas temperaturas durante la fabricación de laminados de acero de bajo carbono– y de la impresión en 3D, se elaboró un “polvo” que, aunque fino, al unirse forma piezas metálicas que se podrían aplicar en elementos magnéticos, comunes en motores de motos y automóviles.

El acero es una materia prima utilizada en una variedad de productos cotidianos, desde automóviles, muebles y electrodomésticos hasta materiales de construcción para infraestructuras. Estos productos se fabrican en compañías siderúrgicas, en donde se aplican diversas técnicas de laminado en caliente que generan residuos.

Johanna Gisell Tirado González, magíster en Ingeniería – Materiales y Procesos de la Universidad Nacional de Colombia (UNAL), buscó la manera de reducir estos residuos estudiando la calamina, y en ella encontró una alternativa para reincorporarlas al ciclo productivo como un elemento importante para fabricar objetos magnéticos.

Estos minerales experimentaron toda una metamorfosis. El proceso inició con un minucioso secado y un proceso de molienda mediante el cual estas frágiles cascarillas se convierten en un polvo fino. “Después este polvo se sometió a una reducción química parcial, procedimiento del que se obtiene una capa de hierro externa, y por dentro queda el óxido de hierro como fase reforzante”, explica la investigadora.

Así como en una receta de cocina, para que el producto final tuviera características óptimas se agregaron “ingredientes” que incluían una matriz polimérica compuesta por un elastómero o “caucho” termoplástico, y un aditivo para mejorar la unión con las partículas metálicas.

El arte de convertir toda esta mezcla en piezas metálicas funcionales está en la impresión 3D, que utiliza filamentos del material, que son como pequeños hilos que al unirse forman un objeto en tres dimensiones.

“El filamento viaja por rodillos y engranajes que lo empujan hacia la boquilla de impresión mientras un programa de control dirige la impresora para crear la pieza capa por capa; en este proceso se hace énfasis en la temperatura y la velocidad, factores críticos que requieren una precisión milimétrica para garantizar un buen resultado”.

“La temperatura que permitió obtener una buena estructura fue de 230 °C y una velocidad de impresión de 7 mm por segundo”, señala la ingeniera.

Una vez impresa, la pieza pasó por un proceso de despolimerización por solvente, mediante el cual se eliminó la mayor parte del elastómero termoplástico y se dejó solo el termoplástico. Luego, la pieza se sometió a un ciclo de despolimerizado térmico y sinterización a alta temperatura que eliminó por completo los polímeros y consolidó la pieza metálica.

La magíster Tirado señala que este proyecto no solo reduce el desperdicio de residuos siderúrgicos, sino que también abre las puertas a nuevas posibilidades en aplicaciones metálicas y magnéticas.

“Además de impulsar la industria, lo que buscamos es contribuir significativamente a la preservación del medioambiente al reducir la generación de residuos y fomentar su reutilización en la cadena de producción”, concluye.

Fuente: Agencia UNAL