Montse Vilaseca: «la automoción, la aeronáutica, la energía, la salud, la construcción y la industria electrónica, entre los sectores donde hay más potencial para avanzar en términos de innovación en materiales»

Identificar las necesidades de mercado y las oportunidades en el sector, investigar las tendencias emergentes y detectar los desafíos actuales son algunos de los ejes que pueden ayudar a establecer una sólida base para la innovación en el campo de los materiales, según explica la directora de la Unidad de Materiales Metálicos y Cerámicos de Eurecat, Montse Vilaseca, para quienes la automoción, la aeronáutica y los sectores energético y de la salud, así como los ámbitos de la construcción, la infraestructura, el químico y la industria electrónica son algunos de los campos donde existe mayor potencial para avanzar en términos de innovación en materiales.

¿Cuáles son las principales líneas de innovación de Eurecat en materiales metálicos y cerámicos?
Trabajamos con procesos de transformación de materiales metálicos para la descarbonización, digitalización y optimización del sector, colaborando con los principales aceristas y fabricantes de aluminio para la implementación de tecnologías de fabricación que permitan una reducción en las emisiones de CO₂. También colaboramos con empresas del sector de transformación del metal (estampadores, mecanizadores) para proveerles de metodologías y conocimiento para introducir nuevos materiales más resistentes y sostenibles. Además, apoyamos a las empresas usuarias finales para ayudarlas en la selección e implementación de las nuevas soluciones en materiales avanzados que permitan, por ejemplo, la reducción de peso en los sectores de movilidad, reduciendo también las emisiones de CO₂ y donante posibilidad a incrementar la autonomía en movilidad eléctrica.
Otra línea de trabajo es la funcionalización de superficies para dotarlas de mayor resistencia al desgaste, a la corrosión, disminuir la fricción, aportar propiedades biomédicas, estéticas y/o decorativas.
El conocimiento adquirido en estos sectores también lo aplicamos en otros como el energético, la salud y la alimentación, donde trabajamos en soluciones de materiales para incrementar la resistencia a la corrosión y la degradación, estudiando cómo poder minimizar el efecto de agentes como el H₂ en sistemas de almacenamiento y pilas de combustible, favorecer la osteointegración de implantes dentales o la resistencia y durabilidad de envases de refrescos, entre otros muchos.
Asimismo, diseñamos y realizamos ensayos avanzados para determinar las propiedades de materiales y componentes y predecir su comportamiento durante su proceso de fabricación o durante su vida en servicio. Hemos patentado metodologías que permiten obtener resultados de forma más rápida y económica, favoreciendo su implementación en las empresas y agilizando la transferencia tecnológica.

Acaba de ganar un proyecto europeo muy importante para la circularidad del acero, ¿en qué consiste?
Efectivamente, este año iniciaremos el proyecto europeo CiSMA, “Circular Steel for Mass Market Applications”, para la innovación en aceros circulares por aplicaciones de gran consumo como la automoción y los electrodomésticos. El proyecto CiSMA se centra en la producción de acero empleando horno de arco eléctrico con el 100% de chatarra, a fin de reducir las emisiones de CO₂, en comparación con la fabricación de acero tradicional mediante altos hornos a partir del mineral. En el proyecto se incrementará la calidad del acero obtenido a partir de chatarra, generando conocimiento fundamental de cómo interaccionan los elementos residuales que puede contener la chatarra para diseñar grados de acero con contenidos seguros de elementos residuales. También se estudiarán metodologías para separar la chatarra de forma adecuada, para mejorar su calidad. Además, se desarrollarán metodologías que permitan introducir la chapa metálica reciclada en la industria, incluyendo pruebas de caracterización rápida y económica para el control de calidad, desarrollo de modelos de aprendizaje automático y gemelos digitales.
Todas estas innovaciones se demostrarán aplicando cuatro composiciones de acero en dos pruebas piloto para aplicaciones de gran consumo, asegurando que el material y la ruta de producción desarrollados pueden ser aceptados por el mercado y cuantificando sus mejoras medioambientales obtenidas en comparación con los productos actuales.

¿En qué sectores existe más potencial para avanzar en términos de innovación en materiales?
Algunos de los sectores con mayor potencial para avanzar en innovación en materiales metálicos y cerámicos, permitiendo mejoras significativas en eficiencia, durabilidad, y sostenibilidad son la automoción y la aeronáutica, con el desarrollo de materiales más ligeros y resistentes para las estructuras, como las nuevas generaciones de aceros y aluminios avanzados, también de aplicación en componentes por baterías para mejorar su vida útil, aspecto clave para los vehículos eléctricos. También, el sector energético, donde el avance en materiales es crucial para el desarrollo de pilas de combustible, electrolizadores y almacenamiento de energía, como por ejemplo los depósitos por H₂, donde son necesarios materiales con baja permeabilidad y alta resistencia a la fragilización de ese gas.
Cabe destacar el campo de la salud, donde son necesarios materiales biocompatibles para implantes dentales y ortopédicos con resistencia a la corrosión. En esta línea, se están desarrollando tratamientos superficiales como la implantación iónica para favorecer su osteointegración.
También cabe citar los ámbitos de la construcción, la infraestructura y el químico, en el desarrollo de materiales más resistentes al desgaste y la corrosión, que permiten incrementar la durabilidad y disminuir gastos de mantenimiento, por ejemplo, en el desarrollo de lubricantes con componentes microencapsulados para liberarse en el momento adecuado, más ecológicos y respetuosos con el medio ambiente. La industria electrónica es también otra área, puesto que el uso de materiales cerámicos está en constante evolución para el desarrollo de semiconductores y dispositivos electrónicos de alta eficiencia.

¿Por dónde debería empezar una empresa que quiera innovar en este campo?
Para incrementar las posibilidades de éxito en la implementación de nuevas tecnologías y productos sobre la base de nuevos materiales, es importante identificar las necesidades de mercado y las oportunidades en el sector, investigar las tendencias emergentes y detectar los desafíos actuales; así como establecer colaboraciones con centros de investigación para acceder a conocimientos y tecnologías avanzadas y participar en consorcios con expertos; invertir en investigación, desarrollar proyectos de investigación en áreas clave en optimización de aleaciones o en tecnologías emergentes como la fabricación aditiva; desarrollar pruebas piloto y prototipos para evaluar la viabilidad técnica y económica de nuevos materiales. Estos pasos ayudarán a establecer una sólida base para la innovación en el campo de materiales.

¿Qué tendencias marcan la diferencia actualmente?
Una de las tendencias que ha revolucionado la producción de materiales metálicos y cerámicos es la fabricación aditiva o impresión 3D. Esta técnica permite la creación de formas complejas y personalizadas con elevada precisión y eficiencia, reduciendo los residuos de material y los gastos de producción. Desde nuestra unidad, contribuimos a la investigación en toda la cadena de valor de la fabricación aditiva, empezando por la producción de polvo metálico mediante atomización centrifuga, con el estudio y optimización de las técnicas de impresión como la de fusión láser de capas de polvo (L-BPF, en inglés), continuando con la caracterización de los componentes impresos (microestructura, resistencia a fatiga) y completando el estudio de los postprocesos para optimizar el acabado superficial y la funcionalidad.
Otra tendencia es el incremento de la circularidad. La industria se está centrando en el uso de materiales reciclados y en el desarrollo de procesos que minimicen los residuos. En este sentido, en Europa se potencia la sustitución o disminución del uso de materias primas críticas (CRM en inglés), materiales que son estratégicos porque son escasos, deben importarse o bien presentan elevados gastos de extracción. En nuestra unidad, estamos desarrollando nuevas aleaciones con menos contenido de CRMs, sustituyéndolas por otros elementos que no lo son y diseñando nuevas aleaciones con mayor contenido de material reciclado que aporta los CRMs necesarios. En Eurecat, también disponemos de tecnologías como la atomización centrífuga y la esferoidización con plasma de microondas que permiten la recuperación, reciclaje y valorización de aleaciones en forma de polvo de materiales metálicos y/o cerámicos.

¿Qué cambios veremos en los próximos tres años?
Un cambio importante es la digitalización de los procesos de producción y transformación de materiales para monitorizarlos, controlarlos y optimizarlos. Es un cambio que ya se ha iniciado y en el que se van incorporando cada vez más metodologías y modelos que permiten la predicción del comportamiento de los materiales durante su proceso de transformación. Actualmente, ya existen muchos sistemas de monitorización y control de las herramientas de producción. En este sentido, un paso más es poder analizar online las propiedades del material que se está transformando, con el fin de adaptar el proceso a posibles cambios en la calidad que pueden comportar la generación de defectos. En nuestras instalaciones disponemos de plantas piloto para la estampación y corte de chapa de acero y aluminio donde estamos desarrollando, conjuntamente con otras unidades del área digital, modelos que predigan el comportamiento del material de la bobina que se está procesando y adaptar los utillajes o el proceso con el objetivo de producir con cero defectos.