Pesquisadores da Universidade Estadual de Campinas (Unicamp) criaram uma nova liga metálica com características mecânicas superiores, que combina alta resistência e ductilidade, ou seja, a capacidade do material de se estender sem quebrar.
A pesquisa, apoiada pela Fapesp, foi realizada na Faculdade de Engenharia Mecânica (FEM) da Unicamp e aborda um desafio tradicional na engenharia de materiais: a limitação das ligas resistentes em formar fios de diversos diâmetros sem sofrer fraturas.
Conforme o artigo publicado na revista Additive Manufacturing, o novo material tem potencial para aplicações significativas em próteses médicas e em componentes aeroespaciais.
O desenvolvimento do material foi liderado pelo professor Rubens Caram Junior, especialista em engenharia de materiais no Departamento de Engenharia de Manufatura da Unicamp. A liga resulta da alternância controlada entre duas ligas metálicas de titânio com propriedades diferentes.
A primeira liga, Ti-5553, é conhecida por sua alta resistência mecânica e já é utilizada em partes aviônicas; enquanto a Ti-42Nb é uma liga que permite maior deformação sem perder rigidez excessiva, sendo composta por nióbio e frequentemente utilizada em biomateriais.
Os pesquisadores também criaram um equipamento nacional “híbrido” que altera automaticamente entre as diferentes ligas durante o processo de fabricação. A técnica utilizada foi a Powder Bed Fusion, que emprega um feixe de laser (PBF-LB) para fundir partículas microscópicas de pó metálico camada por camada, com espessura média de 300 micrômetros, visíveis apenas através da microscopia eletrônica.
A nova liga demonstrou uma resistência à tração próxima de 800 MPa, um valor considerado elevado, além de um alongamento superior a 10%. Após vários tratamentos térmicos aplicados à liga, sua resistência aumentou ainda mais, permitindo que suas propriedades mecânicas variem conforme a direção em que a força é aplicada.
As possíveis aplicações tecnológicas são promissoras tanto no setor médico quanto nas inovações da aviação nacional.
No contexto aeronáutico, ao substituir componentes em aço pela liga Ti-5553 — já empregada em trens de pouso — há potencial para reduzir o peso das aeronaves e melhorar a eficiência energética devido à densidade inferior do titânio em comparação ao aço.
No campo médico, as próteses ortopédicas fabricadas com essa nova liga podem absorver impactos significativos enquanto minimizam a carga mecânica sobre os ossos. As próteses poderiam ter variações na rigidez ao longo de sua extensão: mais rígidas em algumas áreas e mais flexíveis em outras, imitando o comportamento dos ossos humanos.
Uma característica inovadora deste material é a possibilidade de ajustes “sob demanda”, proporcionando precisão para aplicações específicas.
