Un equipo de investigadores de la Universidad Politécnica de Madrid (UPM) en colaboración con el Imperial College de Londres, la Universidad de Oxford y la empresa Meshworks ha combinado la tecnología 3D con nuevas aleaciones de alto rendimiento, como el titanio, dando lugar a resultados prometedores en biomedicina o nuevas estructuras aeroespaciales, entre otros.
En biomedicina, esta investigación ha dado lugar al desarrollo de implantes más seguros y con características adaptadas a cada paciente. “El desarrollo tecnológico de la impresión 3D está permitiendo la creación de implantes mucho más personalizados, con geometría específica para cada paciente, en los que el hueso tiene capacidad de crecer en su interior”, explica Daniel Barba, investigador del High Performance Alloys Lab (Laboratorios de Aleaciones Avanzadas) de la Escuela Técnica Superior de Ingeniería Aeronáutica y del Espacio (ETSIAE).
Además, Barba es líder del proyecto financiado por la Agencia Estatal de Investigación en el que también participan investigadores de la Escuela Técnica Superior de Ingeniería de Caminos Canales y Puertos (ETSICCP) dirigidos por Francisco Gálvez.
Gracias al estudio de estos metamateriales ya se han insertado 50 implantes personalizados en pacientes de Reino Unido
"Estamos investigando cómo optimizar las condiciones de fabricación, el diseño de la aleación y el diseño del metamaterial y entender cómo influye todo esto en sus propiedades mecánicas bajo condiciones extremas, como altas temperaturas, altas velocidades de deformación, fatiga o corrosión, condiciones que se pueden dar separadas o combinadas por ejemplo en un impacto en una aeronave o dentro del cuerpo humano", matiza Barba.
Esta investigación ha dado paso a la creación de casi 50 implantes personalizados que ya han sido insertados con éxito en pacientes de Reino Unido. La empresa británica Meshworks, que forma parte de la investigación, ha sido la encargada de diseñar y fabricar estos implantes que ya han sido utilizados. Pero esta no es la única utilidad que tiene la investigación. También puede emplearse en el ámbito aeroespacial o para la integración de baterías en coches eléctricos.
“Nuestra investigación puede aplicarse al desarrollo de estructuras aeroespaciales más ligeras con mejores prestaciones estructurales, como en el borde de ataque del ala del avión donde la capacidad de absorción de impactos y la resistencia estructural de los materiales usados son criterios críticos de diseño”, asegura el investigador de la UPM.
Gracias a esta creación, los coches eléctricos serán más ligeros y seguros en el futuro mediante el diseño por impresión 3D de estructuras auxiliares a las baterías, que permiten la reducción del consumo de energía en los transportes y la descarbonización.
"Este trabajo representa un emocionante paso adelante en el desarrollo de nuevos metamateriales funcionales llamados a mejorar la funcionalidad de los implantes óseos"
“Uno de los objetivos del proyecto es el desarrollo de una prueba de concepto de metamaterial que integre funcionalidades estructurales del vehículo, así como la protección contra posibles impactos a la batería permitiendo un ahorro de peso substancial", señala el investigador de la UPM.
Los investigadores ven este estudio como un trabajo singular gracias a sus múltiples posibilidades de aplicación en sectores de gran relevancia. “Representa un emocionante paso adelante en el desarrollo de nuevos metamateriales funcionales llamados a mejorar la funcionalidad de los implantes óseos y de las estructuras de protección frente a impacto en la industria aeroespacial y automovilística verde. Con su impacto científico, tecnológico y económico, tiene el potencial de cambiar la forma en que se producen y diseñan componentes en estas industrias clave para Europa”, concluyen.