CIM UPC obtiene hidrógeno verde con su impresora 3D PowerDIW

La tecnología de impresión 3D ‘Direct Ink Writing’ de CIM UPC permite obtener hidrógeno verde, como ha señalado Claudio Aguilar, académico del Departamento de Ingeniería de Minas, Metalurgia y Materiales (DIMMM) de la Universidad Técnica Federico Santa María (USM) de Chile, durante la jornada ‘Descubre el Futuro de la Tecnología DIW’, organizada por la Fundació Centre CIM (CIM UPC), perteneciente a la Universitat Politècnica de Catalunya - BarcelonaTech (UPC).

En su intervención, ha declarado que la aplicación de la tecnología abre esta nueva posibilidad de aplicación energética mediante un sistema de alta potencia de extrusión que utiliza residuos de minería para fabricar electrodos que producen hidrógeno y amoníaco verde “a pesar de que la verdadera motivación era explorar todo tipo de impresiones y procesos”. Parte de este desarrollo se está desarrollando con el Instituto Milenio de Amoníaco Verde (MIGA).

El académico encabeza la investigación en su departamento, donde se exploran nuevas aplicaciones de la fabricación aditiva para sectores tan diversos como la minería, el hidrógeno verde y la salud. La Universidad Técnica Federico Santa María (USM) adquirió una impresora PowerDIW, o sistema de fabricación aditiva, que utiliza la tecnología Direct Ink Writing, como herramienta clave en su laboratorio. 

En el equipo trabaja Pablo Martin, quien también está desarrollando nuevos materiales para electrodos, y declara: “Lo que es totalmente innovador es que, a partir de los residuos que tradicionalmente no tienen valor comercial y son rechazados por la gran minería, como por ejemplo las escorias de cobre, se pueden fabricar electrodos para producir hidrógeno y amoníaco verde mediante impresión 3D. Se trata de un proceso desarrollado en nuestros laboratorios, donde recuperamos elementos de valor como hierro, silicio y molibdeno para transformarlos en materiales de alto rendimiento. También hemos descubierto que estos dispositivos no solo son mucho más baratos, sino que son más eficientes que los materiales tradicionales, los cuales suelen ser escasos y caros, como el platino o el rutenio”.
 

Impresora PowerDIW 

PowerDIW es una herramienta clave en este laboratorio, dado que permite experimentar con materiales que ninguna otra impresora facilitaba, para transformar materiales densos y viscosos en objetos funcionales en 3D.

“La gran ventaja de la tecnología DIW es la libertad de preparar pastas propias con diferentes cargas de partículas según necesidades; esto nos da libertad para explorar nuevos materiales y procesos”. Actualmente, la impresora es utilizada tanto por él como por los estudiantes del grupo, un total de 22 personas, para desarrollar prototipos y pruebas de laboratorio. Escogimos PowerDIW por su capacidad de imprimir estructuras complejas y su fuerza de extrusión. La puesta en marcha fue sencilla e intuitiva, y la máquina ha demostrado robustez y facilidad de uso”, señala Aguilar.
 

Más aplicaciones

Otras aplicaciones realizadas con PowerDIW por el grupo abarcan desde la fabricación de prototipos de palos para cirugía de cadera (biomateriales), electrodos de alta entropía para electrocatálisis y producción de amoníaco, hasta aspas de turbinas. Los materiales incluyen aleaciones de base titanio, aleaciones de alta entropía, aleaciones de hierro y cerámicos. Las pastas se preparan internamente siguiendo protocolos que permiten un control preciso de su composición y comportamiento.
 

Entre las funcionalidades más valoradas por el grupo están la fuerza de extrusión, la capacidad multimaterial y la sencillez de uso a bajo coste. En un futuro, el grupo planea adquirir una nueva PowerDIW para explorar combinaciones multimateriales, como aleaciones de alta entropía con cobre, con aplicaciones en contactores eléctricos de alto rendimiento. Gracias a esta experiencia positiva, Aguilar considera que PowerDIW continuará siendo una herramienta clave para innovar en materiales avanzados, facilitando el acceso a nuevos mercados y reforzando la investigación en aplicaciones de alto valor tecnológico.
 

‘Direct Ink Writing’

La tecnología ‘Direct Ink Writing’ de CIM UPC permite, sin precedentes en el mercado, extruir materiales totalmente inaccesibles por los métodos tradicionales, muy viscosos y con una alta carga de partícula sólida, lo que facilita obtener piezas con el mayor rendimiento y propiedades. Así, los materiales que utiliza alcanzan desde cerámicas, metales, biomateriales y polímeros.

Algunas de sus aplicaciones son:

1.- Salud y Biotecnología: Medicina regenerativa, tejidos, dispositivos médicos y dental.
2.- Electrónica y Energía: Microcomponentes, sensores, células de combustible y sustratos de PCB.
3. Industria Manufacturera: Componentes cerámicos/metálicos, automatización y articulaciones y aislamientos flexibles.
4.- Farmacéutica y Química: Microrreactores, desarrollo de medicamentos y órganos en chips.

Gracias al diseño modular del sistema PowerDIW y a la configuración del cabezal de impresión, las funcionalidades adicionales se pueden seleccionar según los requisitos específicos de cada proyecto. Algunas empresas y universidades que actualmente utilizan esta tecnología son: AIMPLAS (Valencia), Universidade de Aveiro (Portugal), AMES (Barcelona), Tennessine Instrumentação Analítica (Brasil), Universitat Politècnica de Catalunya, INSA (Francia), Universidad de Granada, Universidad de Sevilla, Universidad Carlos III (Madrid) o la Universitat Politècnica de Valencia.