Diseño de materiales a nivel atómico

Para desarrollar los materiales que la sociedad demandará el día de mañana, necesitamos pensar de forma radical y colaborativa. Con su experiencia líder mundial en materiales, Sandvik está bien posicionada para ayudar a crear el mundo del mañana.

Sandvik lleva más de 150 años desarrollando nuevos materiales. Hoy es uno de los líderes mundiales en el desarrollo de nuevos materiales. La empresa sabe que adelantarse a las tendencias actuales es esencial para satisfacer las demandas de los clientes y de la sociedad.

Marco Zwinkels, Director de Plataformas Tecnológicas de I+D de Sandvik Coromant, afirma que la demanda de nuevos materiales por parte de la industria viene impulsada principalmente por los sectores aeroespacial y automovilístico, así como por la presión en favor de una mayor sostenibilidad en la fabricación.

Esta demanda, afirma Zwinkels, presenta retos similares para el desarrollo de nuevos materiales por parte de Sandvik para su uso en productos de la industria y la fabricación, así como para el desarrollo de las herramientas de corte de Sandvik.

"La tendencia a la reducción de peso en todas las formas de transporte está dando lugar a un uso cada vez mayor de materiales compuestos de fibra y materiales ligeros como el titanio", dice, "Estamos viendo un aumento de los componentes de aluminio, impulsado por el desarrollo de vehículos electrificados. Al mismo tiempo, se están utilizando superaleaciones resistentes al calor más avanzadas para las turbinas de la industria aeroespacial. Suelen ser muy difíciles de mecanizar, lo que plantea mayores exigencias a nuestras herramientas".

Otro factor que impulsa el desarrollo de nuevos materiales en el ámbito de las soluciones de mecanizado son los problemas relacionados con el cobalto, uno de los componentes clave del carburo cementado, el principal material utilizado en las herramientas de corte de metales y rocas.

El cobalto es cada vez más problemático, afirma Zwinkels: "El cobalto se ha reclasificado como más peligroso que antes y se han rebajado los límites de exposición laboral", explica, "además, se extrae en zonas de conflicto o cerca de ellas. Además, se utiliza en las baterías de los coches, por lo que con la electrificación de éstos existe el riesgo de que escasee".

Intentar comprender las necesidades futuras

Zwinkels afirma que Sandvik tiene una perspectiva impulsada tanto por los retos como por las oportunidades a la hora de desarrollar nuevos materiales.

"Desde el punto de vista de la oportunidad, impulsamos la investigación interna a largo plazo, a menudo en cooperación con socios institucionales y académicos", afirma, "sondeamos y seguimos el desarrollo de nuevos materiales en el mundo académico. El lado de la necesidad procede de las peticiones de los clientes, las tendencias del mercado y la evolución de la industria. La aportación esencial procede de nuestra red mundial de ventas, ingeniería y especialistas, así como de la función de inteligencia empresarial. A partir de ahí, intentamos comprender qué tipo de desarrollo de materiales será necesario en el futuro".

Ahora estamos a niveles atómicos en el diseño de nuestros materiales, lo que nos permite crear nuevas composiciones de materiales existentes".

Susanne Norgren, experta del Grupo de Diseño de Materiales de Sandvik, es también profesora asociada de Ciencia Aplicada de Materiales en la Universidad de Uppsala. Para ella, el desarrollo más apasionante de la ciencia de los materiales procede de nuevos procesos revolucionarios.

"La fabricación aditiva y el desarrollo de la ingeniería de materiales computacional integrada son métodos en los que los materiales se optimizan digitalmente para conseguir las propiedades deseadas. También podemos desarrollar y diseñar materiales y componentes de formas nuevas y más rápidas", afirma. "El tren de aterrizaje de la nave espacial impreso en 3D para SpaceX es un ejemplo en el que se utiliza este método para proceder desde el nivel atómico hasta el producto acabado".

Mover átomos

Zwinkels está de acuerdo: "La ciencia de los materiales ha madurado mucho: ahora diseñamos nuestros materiales a nivel atómico, lo que nos permite mover átomos para crear nuevas composiciones de materiales existentes. El modelado computacional nos permite ver qué tipo de nuevas composiciones podrían ser posibles y qué se necesitaría para realizarlas."

Otra ventaja clave de la fabricación aditiva, señala Norgren, es que permite a los ingenieros eliminar materiales de desecho del proceso, lo que hace que los materiales sean más ligeros y, por tanto, más sostenibles. "Creo que todos los clientes de Sandvik se beneficiarán de esto", afirma, "y Sandvik también se beneficiará internamente en términos de eficiencia. Sandvik está muy bien equipada en lo que se refiere a máquinas de impresión 3D y conocimientos técnicos."

Sandvik es líder mundial en el reciclaje de carburo cementado.

Sin embargo, quizá la única forma de conseguir un mundo sostenible sea a través del reciclaje. Y esto es algo que los científicos de materiales están explorando cada vez más, ayudados por los nuevos procesos computacionales.

"Impulsados por la creciente escasez de cobalto y muchos otros materiales, así como por la necesidad de reducir nuestra huella de carbono, debemos avanzar hacia el uso del 100% de materias primas recicladas en nuestros productos", afirma Zwinkels.

"Sandvik es líder mundial en el reciclaje de carburo cementado. Una cantidad significativa de los materiales que vendemos procede de herramientas recicladas, que recompramos y convertimos en material nuevo. Lo hemos hecho con éxito durante muchos años, y esto será cada vez más importante."