Nova liga metálica 3D une resistência e ductilidade para próteses e aeronaves

Pesquisadores da Faculdade de Engenharia Mecânica da Unicamp desenvolveram uma liga metálica multicamadas que une alta resistência mecânica e excelente ductilidade, duas propriedades tradicionalmente difíceis de conciliar em materiais estruturais. Essa inovação foi possível graças à manufatura aditiva, ou impressão 3D, que alterna camadas micrométricas de duas ligas distintas de titânio, criando um material com características ajustáveis.

O material combina a liga Ti-5553, conhecida por sua alta resistência e sensibilidade a tratamentos térmicos, com a mais dúctil Ti-42Nb, utilizada em biomateriais por seu baixo módulo elástico e maior capacidade de deformação. A alternância controlada dessas camadas impede o crescimento epitaxial contínuo, fenômeno que pode gerar anisotropia mecânica, garantindo propriedades uniformes em todas as direções do material.

A fabricação foi realizada em uma impressora 3D especialmente modificada para alternar automaticamente entre os dois pós metálicos durante a produção, possibilitando camadas de aproximadamente 300 micrômetros. Este equipamento nacional inovador permite a criação de heteroestruturas metálicas com composição e propriedades mecânicas moduláveis, algo ainda inédito em manufatura aditiva.

Os testes iniciais indicam que, mesmo sem tratamento térmico, o novo material alcança resistência à tração de cerca de 800 MPa com alongamento superior a 10%. Após tratamentos térmicos e envelhecimento, a resistência pode ser aumentada significativamente, chegando a níveis superiores aos alcançados com as ligas isoladas, enquanto mantém a ductilidade desejada.

As aplicações práticas são promissoras tanto para a indústria aeroespacial quanto para a medicina. Na aviação, a substituição do aço pelo titânio pode reduzir o peso de componentes em centenas de quilos, aumentando a eficiência do transporte de carga. No campo da ortopedia, o desenvolvimento de próteses com variações graduais de rigidez pode evitar a reabsorção óssea, proporcionando implantes mais confortáveis e duradouros.

Este avanço na engenharia de materiais abre caminho para a produção de dispositivos personalizados com propriedades mecânicas otimizadas, combinando o melhor de duas ligas metálicas em uma única peça. A pesquisa segue em desenvolvimento com foco em ampliar as aplicações e aprimorar os processos de fabricação, consolidando a manufatura aditiva como uma ferramenta estratégica para inovação industrial e biomédica.