Liga metálica de inovação brasileira expande horizontes da aeronáutica e da saúde

Pesquisadores brasileiros desenvolveram uma nova liga metálica com potencial para uso em implantes ortopédicos e componentes de aeronaves, divulgou a agência de notícias da Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) na quarta-feira (15).

O material foi criado na Faculdade de Engenharia Mecânica da Unicamp por meio de impressão 3D e combina alta resistência mecânica com capacidade de deformação, duas características que normalmente não aparecem juntas em ligas metálicas.

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A solução adotada foi alternar camadas microscópicas de duas ligas de titânio com propriedades diferentes — uma delas é altamente resistente, enquanto a outra é mais flexível.

"Em um material único, quando a resistência mecânica aumenta, a ductilidade [capacidade de se deformar sem se romper] diminui. Isso constitui um grande problema, porque a ductilidade é fundamental para absorver energia antes da fratura. Do contrário, ele pode romper de forma abrupta", explica o pesquisador. Na aviação, o uso de titânio pode reduzir o peso de aeronaves em comparação ao aço, permitindo maior capacidade de carga. Já na área médica, a menor rigidez ajuda a evitar problemas como a reabsorção óssea em implantes.

A inovação poderia possibilitar a produção de próteses com variação de rigidez ao longo da peça, apontam os pesquisadores. "Hoje essas hastes são constituídas por um só tipo de material, com comportamento mecânico único. A nossa visão é fabricar uma haste com variações controladas de composição e, consequentemente, de comportamento mecânico", avaliou Rubens Caram Junior, professor titular da FEM-Unicamp e coordenador do trabalho.

Técnica inovadora

A fabricação utilizou uma impressora 3D modificada, capaz de alternar automaticamente os materiais durante o processo de produção das camadas, promovendo a técnica que evita falhas estruturais comuns em metais. Os pesquisadores indicam que essa capacidade da liga amplia suas possibilidades de aplicação.

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As camadas têm cerca de 300 micrômetros de espessura e foram identificadas por microscopia eletrônica.

Nos testes iniciais, o material atingiu resistência à tração de aproximadamente 800 megapascais (MPa) e alongamento superior a 10%, mesmo sem tratamento térmico. Com ajustes de temperatura e resfriamento, os pesquisadores conseguiram aumentar ainda mais a resistência.

Uma das ligas utilizadas pode ultrapassar 1.200 MPa após tratamento térmico, valor comum em aplicações aeroespaciais. Já a outra apresenta menor rigidez, característica importante para uso em biomateriais.