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Bajo peso, buena capacidad de absorción de vibraciones, alta absorción acústica, gran resistencia al fuego y una elevada temperatura de fusión son las características que definen a las espumas metálicas con base de aluminio, un material celular (estructuras de dos fases en las que un gas se ha dispersado a lo largo de una fase sólida continua) sobre el que el departamento de Física de la Materia Condensada, Cristalografía y Mineralogía de la Universidad de Valladolid y más concretamente el grupo CellMat (Cellular Materials) lleva trabajando desde hace algunos años. Se trata de un material con un gran potencial para el sector de transporte y en particular para el de la aeronáutica, debido a su reducida densidad y elevadas propiedades respecto del aluminio sólido.
Actualmente, tal y como reconoce el profesor Miguel Ángel Rodríguez, responsable técnico de estas investigaciones, son pocas las empresas que están empleando las espumas de aluminio. Entre ellas se encuentran las automovilísticas Audi y Ferrari que han incorporado este material para la fabricación de algunas de las piezas de sus vehículos. No obstante, “todas las empresas del sector transporte reconocen que lo usarían si tuviera una serie de características, pero actualmente hay dos retos que debemos superar”, por un lado, que “el proceso de fabricación actual no es totalmente reproducible, es decir, que piezas fabricadas en iguales condiciones resultan con distintas propiedades” y por otro el elevado coste el material fabricado, reconoce el investigador.
Sus posibilidades son sin embargo “enormes en el sector del transporte”, ya que pesa hasta 10 veces menos que el aluminio sólido, absorbe también hasta 10 veces más las vibraciones mecánicas, puede absorber el sonido llegando a niveles similares a los de materiales tan utilizados para este propósito como las espumas de poliuretano de celda abierta y además es más resistente al fuego que el aluminio, precisa Rodríguez.
Es precisamente en mejorar el proceso de fabricación de estas espumas para lograr piezas de mejores características y menor coste en una de las líneas en las que trabaja CellMat actualmente. Para ello colabora con dos empresas TALGO, y el Grupo Aciturri, dedicada a la producción de piezas y sistemas estructurales aeronáuticos.Trenes más ligeros.
En el caso de la empresa TALGO, de la que varios de los investigadores del grupo CellMat recibieron el premio TALGO a la innovación tecnológica en el año 2006, el proyecto consiste en sustituir el actual material del que están hechas algunas de las piezas de los vagones de sus trenes por espumas de aluminio.
El objetivo es poder fabricar piezas que den respuesta a tres objetivos básicos “resistencia mecánica, bajo peso y aislamiento a vibraciones”. El resultado es que se podrían lograr piezas que “pesarían dos veces menos y que reduciría las vibraciones mecánicas hasta en un factor 2 por encima de las soluciones actuales”, la significativa reducción de peso implicaría además una reducción en el consumo de energía, asegura el investigador.
Colaboración con el Grupo Aciturri
La otra gran colaboración con el tejido empresarial es la que ha mantenido con el Grupo Aciturri. Por un lado, han diseñado y fabricado un “absorbedor de energía basado en espumas de aluminio” que se utilizaría en el sector aerospacial y más concretamente en los satélites. Se trata de una pieza, que actualmente se fabrica con otro material denominado honeycomb en base aluminio, que tiene como misión absorber el impacto cuando el satélite despliega sus antenas y paneles solares al llegar al espacio.
CellMat ha fabricado un prototipo basado en espumas de aluminio que en las pruebas de impacto realizadas funciono correctamente y que aún no se ha llegado a aplicar, ya que, según precisa Rodríguez, “el sector aeronáutico es complejo, la aplicación final del material puede tardar de diez a quince años porque hay que hacer muchas pruebas para certificar su idoneidad”.
La otra pieza que han desarrollado para el Grupo Aciturri es el borde de ataque del ala de un avión, que actualmente se fabrica en muchos casos en aluminio. Uno de los requisitos de esta parte de la aeronave es absorber los impactos durante el aterrizaje y despegue, sobre todo producidos por el choque de pájaros.
Inicialmente han fabricado una pieza pequeña con la que se han realizado ensayos y han logrado que la resistencia a impactos se incremente un 300 por cien, además de reducir el peso respecto del aluminio sólido. Los investigadores han fabricado recientemente un prototipo de borde de ataque de mayor tamaño con el que se pretende demostrar que “el concepto puede ser escalado a tamaños reales ”. CellMat colabora actualmente con una decena de empresas no sólo en torno a las espumas de aluminio, sino en materiales celulares y microcelulares con base plástico, su otra gran línea de trabajo.
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