Titânio impresso em 3D fica à tona mesmo depois de danificado

Uma equipa da RMIT University criou uma estrutura de titânio impressa em 3D que consegue flutuar na água mesmo depois de sofrer fissuras, fracturas e danos importantes. O material combina uma treliça metálica aberta com espuma de poliuretano no interior dos seus elementos ocos.

O resultado pode interessar à construção de boias, sensores flutuantes e outras estruturas marítimas que precisem de ser leves, resistentes e capazes de continuar à superfície depois de um acidente.

Secções de treliças metálicas impressas em 3D usadas no estudo da flutuabilidade. A imagem mostra a geometria aberta da estrutura, não uma peça marítima pronta para utilização. Crédito: Sara Tan/RMIT.

O problema não era apenas o peso

As treliças metálicas impressas em 3D podem ser muito leves. O problema é que têm uma estrutura aberta: quando entram na água, os espaços interiores podem encher-se, anulando a vantagem da baixa densidade e fazendo a peça afundar.

A solução da equipa foi preencher apenas o interior dos elementos ocos com espuma de poliuretano. A água continua a poder passar pela estrutura exterior, mas encontra células fechadas no interior que dificultam a entrada no caminho que garante a flutuabilidade.

Os investigadores propõem também uma nova forma de calcular a densidade da estrutura. Em vez de contar todo o espaço aberto como se estivesse vazio, a chamada densidade esquelética considera as paredes de titânio e os canais preenchidos que efectivamente impedem a entrada de água.

Uma boia resistiu num tanque de água do mar

Nos ensaios, a estrutura de titânio e espuma foi comparada com materiais usados em aplicações marítimas, como aço inoxidável e polietileno de alta densidade. À mesma densidade global, o protótipo apresentou uma resistência 70% superior, segundo a RMIT.

A exposição a água do mar natural também foi curta, mas concreta: depois de duas semanas no estuário de Port Phillip Bay, a treliça perdeu 0,15% da massa e a resistência caiu menos de 1%. A estrutura manteve a flutuabilidade depois de fissuras, falhas de ligações e da fractura de uma camada inteira.

Peça de treliça de titânio impressa em 3D usada no desenvolvimento do material híbrido. A aplicação marítima foi demonstrada separadamente com uma boia impressa. Crédito: Sara Tan/RMIT.

Não é ainda uma nova geração de boias

O resultado mostra uma arquitectura promissora, mas não significa que já exista uma solução pronta para instalar no oceano. Os próprios investigadores apontam como próximos passos o aumento de escala e os testes de longa duração em condições marítimas e de profundidade mais realistas.

Por agora, a demonstração resolve um problema específico de engenharia: como manter à tona uma estrutura metálica aberta, mesmo quando a água passa por ela e mesmo depois de parte da estrutura ficar danificada.