• El proyecto MACS, financiado a través del programa MSCA, demuestra la viabilidad de la fabricación aditiva de aleaciones de magnesio y mejoras significativas en su resistencia a la corrosión mediante técnicas avanzadas de ingeniería de superficies.

Investigadores de IMDEA Materiales han demostrado con éxito la fabricación aditiva de dos aleaciones de magnesio mediante fusión selectiva por láser (SLM por sus siglas en inglés). Al mismo tiempo, han mejorado significativamente su resistencia a la corrosión mediante recubrimientos avanzados obtenidos por oxidación electrolítica por plasma (PEO).

El trabajo, desarrollado en el marco del proyecto MACS (Novel Magnesium Alloy for Bone Tissue Engineering Manufactured by Selective Laser Melting) de las Acciones Marie Skłodowska-Curie, establece una ruta completa de procesamiento que integra la producción de polvos, la fabricación aditiva y la ingeniería de superficies para estos prometedores sistemas de aleaciones.

Al combinar con éxito la atomización ultrasónica, SLM y PEO, este trabajo amplía el conjunto de herramientas disponibles para investigadores e ingenieros que trabajan con aleaciones de magnesio de altas prestaciones.

Ligero, biocompatible y biodegradable, el magnesio ha despertado un notable interés en los últimos años como material potencial para implantes biomédicos temporales. Sin embargo, su adopción a gran escala se ha visto limitada por las dificultades asociadas a su fabricación y al control de su comportamiento frente a la corrosión.

El proyecto MACS abordó estos retos mediante la integración de tecnologías de producción de polvos, fabricación aditiva e ingeniería de superficies en una única estrategia de desarrollo.

Uno de los primeros objetivos del proyecto fue la producción de polvos esféricos de dos aleaciones de magnesio, Mg-4Zn-0.5Mn y Mg-4Zn-0.5Ca. Para ello, los investigadores emplearon atomización ultrasónica, un proceso capaz de generar polvos con la morfología y calidad necesarias para la fabricación aditiva.

Posteriormente, estos polvos fueron procesados con éxito mediante SLM, demostrando que ambos sistemas de aleación pueden fabricarse utilizando tecnologías de fabricación aditiva metálica ya consolidadas.

“La atomización y la fusión selectiva por láser de aleaciones de magnesio fueron pasos fundamentales en este proyecto”, afirma el Dr. Mahdi Sabbaghian, investigador principal del proyecto. “La producción satisfactoria de los polvos y la demostración de su procesabilidad mediante SLM sentaron las bases para todos los desarrollos posteriores”.

Este logro resulta especialmente relevante debido a que el magnesio puede ser un material difícil de procesar debido a su elevada reactividad y a las exigentes condiciones asociadas a las técnicas de fabricación basadas en láser.

Otro de los principales objetivos del proyecto fue mejorar la resistencia a la corrosión de las aleaciones. Aunque la biodegradabilidad del magnesio resulta atractiva para aplicaciones biomédicas, unas tasas de corrosión excesivas pueden comprometer el rendimiento del material.

Para hacer frente a este desafío, el Dr. Sabbaghian introdujo la técnica PEO, un tratamiento superficial que genera recubrimientos protectores de carácter cerámico sobre componentes metálicos.

“El desarrollo de nuevas formulaciones de electrolitos y la optimización sistemática de los parámetros de recubrimiento, incluyendo las condiciones de voltaje y corriente, fueron claves para obtener estos resultados”, explica. “El proyecto requirió una amplia campaña experimental para identificar condiciones de procesamiento capaces de producir recubrimientos robustos y eficaces”.

Los tratamientos PEO desarrollados incrementaron significativamente la resistencia a la corrosión de ambas aleaciones de magnesio. En los componentes fabricados mediante SLM, las mejoras alcanzaron aproximadamente dos órdenes de magnitud en comparación con los materiales sin recubrimiento.

Estos resultados demuestran cómo estrategias cuidadosamente diseñadas de ingeniería de superficies pueden mejorar sustancialmente el rendimiento de las aleaciones de magnesio fabricadas mediante técnicas de fabricación aditiva.

El proyecto también brindó una oportunidad única para comparar directamente el comportamiento de las aleaciones Mg-4Zn-0.5Mn y Mg-4Zn-0.5Ca a lo largo de toda la cadena de fabricación, desde la producción de polvo y la fabricación aditiva hasta el tratamiento superficial y los ensayos de corrosión.

Esta fue la primera vez que ambos sistemas de aleación se compararon de forma sistemática como candidatos para aplicaciones de implantes biodegradables, demostrando además su viabilidad para ser procesados mediante fusión selectiva por láser.

Además del Dr. Sabbaghian, el proyecto reunió a investigadores de IMDEA Materiales en España, entre ellos su director científico, el Prof. Javier LLorca, así como a investigadores de la Universidad Tecnológica de Varsovia (Polonia). La atomización de los polvos fue llevada a cabo por la empresa polaca AMAZEMET.

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