“La industria automovilística y la aeroespacial están interesadas en usar más titanio”

Aluminio, titanio, magnesio… son viejos conocidos de la industria, ¿qué nuevas propiedades se están descubriendo para que sus aplicaciones se estén multiplicando en la actualidad?

La razón de usar titanio, magnesio o aluminio en la industria del transporte es porque pesan menos que el acero y a medida que reduces el peso de un automóvil o de un avión se abre el campo de aplicación de estos materiales avanzados. En concreto, el mayor desafío de los estudios con titanio es reducir los costes, porque es un material muy caro. La industria aérea está extendiendo el uso de este material, por ejemplo el Boeing 777 y el nuevo avión que acaba de ser producido, el Boeing 787, el Dreamliner, contienen un 18% de titanio, una cantidad reducida de aluminio que está siendo sustituida por composites de polímeros orgánicos y casi nada de magnesio. Esta industria es reacia al uso del magnesio porque presenta baja resistencia a la corrosión y puede incendiarse pero, sin embargo, éste se está usando cada vez más en la industria automovilística. Por ejemplo, la marca Wolkswagen está produciendo con este material muchos de los componentes, especialmente aquellos que presentan formas complicadas, como los armazones de los asientos o la estructura de los volantes.

Usted está especializado en el área del transporte desde el punto de vista de los materiales ¿por qué estas aleaciones son tan adecuadas para dicho sector?

Estas nuevas aleaciones de titanio tienen que cumplir con ciertas propiedades mecánicas de resistencia a las tensiones aplicadas. El titanio presenta un mayor nivel de resistencia sin deformación que el aluminio y el magnesio. Por lo tanto, tanto la industria automovilística como la aeroespacial están interesadas en usar más titanio por su combinación de resistencia y ligereza –es más ligero que el acero- lo que afecta directamente a la cantidad de combustible necesario, pero presenta un gran problema: su alto coste. En la actualidad, muchísima investigación está orientada directamente a reducir los costes del titanio usando lo que llamamos “near net shape aproaches”, es decir, tratamos de producir formas con partes curvas y de pequeño tamaño parecidas a engranajes o ruedas en lugar de producir grandes placas de metal sobre las que la maquinaria industrial haga la configuración, ya que este tipo de máquinas son bastante caras.

¿Con qué tipo de aleaciones de titanio trabajan?

Nosotros intentamos reproducir las mismas microestructuras en lugar de producir ‘nanoestructuras’ diferentes. La mayoría de las aleaciones de titanio están formadas por aluminio en un 6% y vanadio en un 4%. Hay algunas investigaciones que tratan de sustituir el vanadio por hierro, que es un material mucho más barato, pero esto aún no se ha producido mucho. En las aleaciones, con la introducción de estas sustituciones de elementos, siempre intentamos mantener las mismas propiedades mecánicas o, si podemos, mejorarlas.

Cuando están intentando diseñar estas formas con aleaciones de titanio, ¿cuáles son los mayores problemas a los que se enfrentan?

Las partes más complicadas son las geometrías internas, las más intrincadas. Para la industria automovilística estamos construyendo distintas piezas, como por ejemplo válvulas para los motores de los coches. También se están usando en los sistemas de escape de gases, los tubos de escape, empleando chapas de materiales y resortes, tipo muelles, lo que constituyen dos buenas aplicaciones que están utilizando en la actualidad.

En la actualidad arquitectos famosos, como Frank O. Gehry, por ejemplo, están empezando a utilizar materiales que no se han utilizado tradicionalmente en este campo. ¿Está usted interesado en este tema?

En realidad esta es un área muy simple: ellos usan titanio puro comercial básicamente, compran las planchas del material puro y luego lo unen en ciertas formas. En realidad, en estos casos no hay un auténtico desafío en cuanto a la microestructura o a las propiedades físicas de los materiales.

¿Cuál cree que es el futuro de los materiales ligeros, en concreto de las nuevas aleaciones de titanio?

Todo depende del precio. A medida que éste se reduzca se extenderán muchísimo las aplicaciones. Por ejemplo los usos en automóviles son muy importantes porque anualmente se están produciendo unos 50 millones de automóviles en todo el mundo, así que si se usase sólo un kilogramo de titanio en cada uno de ellos se doblaría la cantidad total de titanio que está empleando actualmente.

¿Cómo es la relación con la industria?

Trabajamos a escala de laboratorio pero esperamos que la industria se interese por alguna de las técnicas y aleaciones que desarrollamos para que las usen comercialmente, lo que ya está sucediendo en la industria automovilística. Toyota, por ejemplo, usa titanio en la mitad de las válvulas de los coches que produce y otras marcas lo utilizan en los tubos de escape y resortes. La aplicación industrial de este tipo de aleaciones ya está empezando a ocurrir.

¿Tienen estos materiales muchos requisitos a la hora de poder utilizarse in situ, en un avión o en un coche?

Sí, en particular en el caso de la industria aeroespacial los materiales tienen que cumplir con ciertos requerimientos químicos y con ciertos valores en sus propiedades mecánicas. En la industria automovilística aún no se ha definido qué propiedades son las que tienen que cumplir, porque todavía es una aplicación muy joven. En cualquier caso, las restricciones que necesitan las piezas que estamos haciendo para la parte automovilística son menos estrictas que aquellas que elaboramos para la aeroespacial. Las aleaciones para la industria aeroespacial y automovilística son un gran desafío por las propiedades de los materiales y la reducción de costes, respectivamente. Ambas son extremadamente interesantes.

En el caso de los biomateriales, que ya se usan en la cadera, las rodillas o los dientes, ¿pueden las aleaciones de titano servir también como biomateriales?

Las cualificaciones que necesitan los materiales para ser aplicados al cuerpo humano son todavía más estrictas que para la industria aeroespacial. Se necesitan al menos diez años para cualificar un material para que pueda ser utilizado en el cuerpo humano. Por ejemplo, de las aleaciones de titanio sólo unas dos están siendo usadas como implantes en el cuerpo humano, son las titanio con 6 % de aluminio y 4 % de vanadio y la de titanio con 7% de aluminio y 5% de niobio.