Madera y metal unidos mediante sonido e impresión 3D

Nuevas técnicas de unión revolucionan la fabricación

La fabricación podría experimentar una gran transformación gracias a dos nuevas técnicas desarrolladas por científicos de Austria para unir materiales de forma extremadamente resistente, eliminando la necesidad de utilizar adhesivos perjudiciales para el medio ambiente.

Aunque los adhesivos industriales unen componentes de forma eficaz, a menudo dependen de productos químicos derivados del petróleo, que dañan el medio ambiente. Estos adhesivos requieren mucha energía y recursos para su producción, liberan contaminantes durante su fabricación y, cuando se desechan, pueden contaminar el suelo y el agua. Además, algunas sustancias utilizadas en la producción de adhesivos pueden ser peligrosas para los trabajadores que las manipulan.

A pesar de los intentos de desarrollar adhesivos ecológicos, como los de origen vegetal o biodegradables, los investigadores de la Universidad Tecnológica de Graz (TU Graz), en Austria, siguieron una estrategia diferente. Crearon dos métodos que unen eficazmente diversas maderas con plásticos, acero inoxidable y aleaciones de titanio.

Addjoining: la impresión 3D une materiales a nivel de poro

La primera técnica, denominada «Addjoining», utilizó un proceso de impresión 3D para aplicar materiales directamente sobre madera sin tratar, de modo que el material penetrara en los poros de la madera y formara una unión similar a la de un adhesivo. A continuación, el equipo rompió la unión para evaluar su resistencia.

Tras la fractura, encontramos polímero en los poros de la madera y fibras de madera rotas en el polímero, lo que sugiere que la fractura se produjo tanto en la madera como en el polímero, pero no en la unión», explica Gean Marcatto, que trabajó en el proceso como investigador postdoctoral en el Instituto de Ciencia de Materiales, Unión y Conformado de la TU Graz.

Mejora de las uniones impresas en 3D con tratamientos láser

El equipo cree que tratar la madera con láser para crear estructuras más complejas o poros más grandes podría hacer que estas uniones impresas en 3D fueran aún más fuertes, mejorando su capacidad para unirse a otros materiales.Sergio Amancio, que dirigió la investigación, dice: «Nuestro objetivo era minimizar el número de pasos y evitar el uso de productos químicos. Esta tecnología es especialmente beneficiosa para geometrías 3D complejas, ya que imprime los componentes directamente sobre la superficie con cualquier forma que se desee.

Enfoque basado en el sonido La segunda técnica de unión desarrollada se llamó «Unión por ultrasonidos». En este método, una herramienta llamada sonotrodo enviaba ondas de baja vibración y alta frecuencia a través de la unión de los polímeros de madera y metal, creando una fricción que generaba suficiente calor para unir los materiales.

«Esta técnica es especialmente adecuada para componentes de gran tamaño y estructuras 2D, ya que permite una unión localizada con precisión», afirma Awais Awan, coautor del estudio.

Aplicaciones de la unión ecológica en diversas industrias

Los investigadores creen que las nuevas técnicas de unión ecológica podrían encontrar aplicaciones en las industrias del mueble, automovilística y aeroespacial.

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