Por primera vez en la historia, la Universidad Técnica Federico Santa María (USM) de Chile está utilizando la innovadora tecnología para la transformación de residuos minerales en electrodos que intervendrán en el proceso de producción de esta revolucionaria energía limpia
Recientemente, el Dr. Claudio Aguilar, académico del Departamento de Ingeniería de Minas, Metalurgia y Materiales (DIMMM) de la Universidad Técnica Federico Santa María (USM) de Chile, participó en la jornada «Descubre el Futuro de la Tecnología DIW», organizada por CIM UPC. En ella explicó el interesante hito tecnológico, que pone su «grano de arena» en la descarbonización del planeta. El encuentro reafirmó, una vez más, cómo la investigación se convierte en eficientes soluciones prácticas para empresas y la industria en general.
La obtención de hidrógeno verde mediante la aplicación de la tecnología de impresión 3D ya es posible. Así lo explicó el Dr. Claudio Aguilar, académico del Departamento de Ingeniería de Minas, Metalurgia y Materiales (DIMMM) de la Universidad Técnica Federico Santa María (USM) de Chile en la jornada ‘Descubre el Futuro de la Tecnología DIW’, organizada por la Fundació Centre CIM, también conocida como CIM UPC, entidad perteneciente a la Universitat Politècnica de Catalunya – BarcelonaTech (UPC).
Concretamente, el Dr. Aguilar se refirió a la aplicación de la tecnología de impresión 3D ‘Direct Ink Writing’ de CIM UPC, que abre esta nueva posibilidad de aplicación energética mediante un sistema de alta potencia de extrusión que utiliza residuos de minería para fabricar, finalmente, electrodos que producen hidrógeno y amoníaco verde «a pesar de que la verdadera motivación era explorar todo tipo de impresiones y procesos, comenta». Parte de este desarrollo se está desarrollando con el Instituto Milenio de Amoníaco Verde (MIGA).
El académico lidera la investigación en su departamento, donde se exploran nuevas aplicaciones de la fabricación aditiva para sectores tan diversos como la minería, el hidrógeno verde y la salud. La Universidad Técnica Federico Santa María (USM) adquirió una impresora PowerDIW, o sistema de fabricación aditiva que utiliza la tecnología Direct Ink Writing, como herramienta clave en su laboratorio. En equipo trabaja el Dr. Pablo Martin, quien también está desarrollando nuevos materiales para electrodos.
«Lo que es totalmente innovador —afirma— es que, a partir de los residuos que tradicionalmente no tienen valor comercial y son rechazados por la gran minería, como por ejemplo las escorias de cobre, se pueden fabricar electrodos para producir hidrógeno y amoníaco verde mediante impresión 3D. Se trata de un proceso desarrollado en nuestros laboratorios, donde recuperamos elementos de valor como hierro, silicio y molibdeno para transformarlos en materiales de alto rendimiento. También hemos descubierto que estos dispositivos no solo son mucho más baratos, sino que son más eficientes que los materiales tradicionales, los cuales suelen ser escasos y caros, como el platino o el rutenio».
Uso y valoración de la impresora PowerDIW
En estos momentos, PowerDIW es una herramienta clave en el laboratorio del Dr. Aguilar, dado que permite experimentar con materiales que ninguna otra impresora facilitaba, para transformar materiales densos y viscosos en objetos funcionales en 3D. «La gran ventaja de la tecnología DIW – afirma, es la libertad de preparar pastas propias con diferentes cargas de partículas según necesidades; esto nos da libertad para explorar nuevos materiales y procesos». Actualmente, la impresora es utilizada tanto por él como por los estudiantes del grupo, un total de 22 personas, para desarrollar prototipos y pruebas de laboratorio.
«Escogimos PowerDIW – continúa el académico del USM – por su capacidad de imprimir estructuras complejas y su fuerza de extrusión. La puesta en marcha fue sencilla e intuitiva, y la máquina ha demostrado robustez y facilidad de uso».
Otras aplicaciones
Otras aplicaciones realizadas con PowerDIW por el grupo del Departamento de Ingeniería de Minas, Metalurgia y Materiales (DIMMM) de la Universidad Técnica Federico Santa María (USM) de Chile abarcan desde la fabricación de prototipos de palos para cirugía de cadera (biomateriales), electrodos de alta entropía para electrocatálisis y producción de amoníaco, hasta aspas de turbinas. Los materiales incluyen aleaciones de base titanio, aleaciones de alta entropía, aleaciones de hierro y cerámicos. Las pastas se preparan internamente siguiendo protocolos que permiten un control preciso de su composición y comportamiento.
Entre las funcionalidades más valoradas por el grupo está la fuerza de extrusión, la capacidad multimaterial y la sencillez de uso a bajo coste. En un futuro, el grupo planea adquirir una nueva PowerDIW para explorar combinaciones multimateriales, como aleaciones de alta entropía con cobre, con aplicaciones en contactores eléctricos de alto rendimiento. Gracias a esta experiencia positiva, el Dr. Aguilar considera que PowerDIW continuará siendo una herramienta clave para innovar en materiales avanzados, facilitando el acceso a nuevos mercados y reforzando la investigación en aplicaciones de alto valor tecnológico.
La pionera tecnología «DIRECT INK WRITING»
La tecnología «Direct Ink Writing» de CIM UPC permite, sin precedentes en el mercado, extruir materiales totalmente inaccesibles por los métodos tradicionales, muy viscosos y con una alta carga de partícula sólida, lo que facilita obtener piezas con el mayor rendimiento y propiedades. Así los materiales que utiliza alcanzan desde cerámicas, metales, biomateriales y polímeros.
Algunas de sus aplicaciones son:
1.Salud y Biotecnología: Medicina regenerativa, tejidos, dispositivos médicos y dental.
2.Electrónica y Energía: Microcomponentes, sensores, células de combustible y sustratos de PCB
3. Industria Manufacturera: Componentes cerámicos/metálicos, automatización y articulaciones y aislamientos flexibles
4.Farmacéutica y Química: Microrreactores, desarrollo de medicamentos, órganos en chips.
Gracias al diseño modular del sistema PowerDIW y a la configuración del cabezal de impresión, las funcionalidades adicionales se pueden seleccionar según los requisitos específicos de cada proyecto. Algunas empresas y universidades que actualmente utilizan esta tecnología son: AIMPLAS (Valencia), Universidade de Aveiro (Portugal), AMES (Barcelona), Tennessine Instrumentação Analítica (Brasil), Universitat Politécnica de Catalunya, INSA (Lyon. Francia), Universidad de Granada, Universidad de Sevilla, Universidad Carlos III (Madrid), Universitat Politècnica de Valencia , etc.
Más información sobre esta tecnología en https://www.cimupc.org/tecnologies/tecnologies-direct-ink-writing/
Sobre CIM UPC
Liderando la impresión 3D, CIM UPC tiene como misión transferir conocimientos de ingeniería y de gestión de la tecnología, así como facilitar herramientas a las empresas y a los profesionales para que puedan crear y mejorar sus productos y procesos de fabricación. Comprometido con la sociedad y la Industria, CIM UPC sirve a su entorno haciendo progresar la fabricación digital y las tecnologías de la producción mediante la formación, la transferencia tecnológica y la investigación. De este modo, acerca la realidad empresarial en la universidad y ayuda al tejido industrial a conseguir la máxima competitividad tecnológica.
CIM UPC se ha caracterizado desde sus orígenes por la polivalencia de las actividades que realiza. Algunas de las más relevantes son:
- Planta Piloto, con servicio de Producción de prototipos y preseries a medida hechos por impresión 3D y mecanización avanzada, así como diferentes laboratorios para diversos ensayos con las innovadoras impresoras Direct Ink Writting, y otras tecnologías para proyectos industriales, por ejemplo, haciendo finalmente accesible a las PYMES la impresión 3D metálica.
- Diseño y producción de equipos de Fabricación Avanzada a medida, viabilizando nuevos procesos productivos basados en impresión 3D en muchos aspectos: bioimpresión y salud, energía, movilidad, sostenibilidad y circularidad, etc.
- Innovación abierta. Proyectos de investigación nacionales, individuales o en colaboración como ahora los miembros de la red XaRFA (Red de Referencia en Fabricación Aditiva de Cataluña) y europeos con socios internacionales.
CIM UPC tiene sus orígenes en el año 1990, constituyéndose en fundación de la Universitat Politècnica de Catalunya – BarcelonaTech (UPC) en 2005. Desde esa fecha, la entidad también colabora con otros centros tecnológicos y/o universitarios de investigación, lidera la mencionada XarFA, red centrada en fabricación avanzada. Finalmente, desarrolla propuestas tecnológicas innovadoras y potencia infraestructuras de investigación aplicada para desarrollar proyectos en diversos ámbitos tecnológicos.
Más información: CIM UPC: https://www.cimupc.org
Video corporativo: https://www.youtube.com/watch?v=7kicvcMGbL8
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