El proyecto NEXMAG, coordinado desde Madrid por IMDEA Nanociencia y en colaboración con los centros IFE e IPSAS de Noruega y Eslovaquia, ha sido calificado como caso de éxito por la red europea M.ERA-NET. Su objetivo: desarrollar nuevos imanes permanentes tecnológicos libres de materiales críticos, bajo premisas de elevada eficiencia, sostenibilidad y un reducido impacto medioambiental.
Hace aproximadamente un año madri+d, se hacía eco de la colaboración industrial ("GAMMA") establecida entre la multinacional sueca Höganäs AB e IMDEA Nanociencia para desarrollar innovadores imanes permanentes libres de tierras raras (ver noticia). Hoy, el proyecto de investigación NEXMAG, coordinado por el mismo grupo de IMDEA que dirige "GAMMA", se consolida como caso de éxito M.ERA-NET, restando aún 7 meses para su consecución. Este proyecto se centra en el desarrollo de imanes permanentes basados en Manganeso (Mn) y Aluminio (Al), y pretende sustituir a los controvertidos imanes basados en tierras raras, en un amplio abanico de aplicaciones tecnológicas cotidianas y emergentes.
Los imanes son elementos fundamentales de nuestra tecnología presente y futura. Teléfonos móviles, electrodomésticos, coches, aviones, turbinas eólicas... todos ellos precisan de imanes permanentes. Más aún, el desarrollo de vehículos eléctricos y tecnologías verdes (energías renovables) está impulsando un fuerte incremento en el uso de los mismos. Sin embargo, Asia posee el monopolio de la producción de las tierras raras necesarias para la fabricación de los imanes del tipo (Nd,Dy)FeB comúnmente empleados. La dependencia que Europa (al igual que EE.UU. y Japón) tiene del suministro de estos materiales estratégicos supone un alto riesgo, no sólo para el desarrollo tecnológico futuro, sino incluso para mantener el actualmente existente. Más aún, el proceso de extracción y posterior refinado de las tierras raras conlleva un dramático impacto medioambiental, que requiere de décadas para alcanzar una recuperación solamente parcial.
El proyecto "NEXMAG" aúna los esfuerzos de tres centros de investigación pioneros en Europa en el estudio de nuevos materiales funcionales: el Instituto de Tecnología Energética (IFE, Noruega), el Instituto de Física (IPSAS, Eslovaquia) e IMDEA Nanociencia. La empresa IMA (Barcelona) actúa como entidad observadora y consejera, para lograr un desarrollo eficiente del proyecto en paralelo con una adecuada monitorización de las necesidades tecnológicas de mercado. Como resultado clave logrado hasta la fecha, cabe destacar la posibilidad de controlar la nanoestructura y el proceso de transformación de fases en imanes basados en MnAl, lo cual permite alcanzar propiedades magnéticas optimizadas. Todo ello se consigue mediante el uso de dos técnicas fácilmente escalables: la atomización gas (empleada en la fabricación industrial de aceros) y un método de molienda de tiempo reducido (inferior a los 5 minutos) desarrollado por el grupo de IMDEA Nanociencia.
Los logros alcanzados en el proyecto “NEXMAG” han permitido iniciar una línea de investigación pionera: la impresión avanzada 3D de imanes libres de materiales críticos.
Además de lo mencionado, los logros alcanzados hasta la fecha en el proyecto "NEXMAG" han permitido iniciar en IMDEA Nanociencia una línea de investigación pionera como es la de la impresión avanzada 3D de imanes libres de materiales críticos. Este es el objetivo del proyecto "3D-MAGNETOH", iniciado en 2018, en el que la empresa IMA y el instituto IPSAS bajo la dirección del Grupo de Imanes Permanentes de IMDEA, están desarrollando la tecnología y la metodología necesarias para lograr la síntesis de compuestos polímero/imán permanente, la fabricación de filamento magnético y la impresión 3D de imanes.
El objetivo final de la impresión 3D de imanes consiste en un cambio en el modelo actual basado en un diseño de los motores y los dispositivos tecnológicos supeditado a los imanes existentes según catálogo, a favor de un diseño optimizado que permita decidir las geometrías más adecuadas de los imanes para alcanzar una elevada eficiencia en los productos finales. Durante estos primeros meses, el grupo de IMDEA ha logrado exitosamente, y por vez primera, la síntesis de compuestos plásticos de MnAl con un factor de llenado de material magnético superior al 85%, así como la posterior producción de filamento magnético con una longitud continua de 12 m para su posterior utilización en la impresión 3D de imanes. Este estudio verá próximamente la luz en la revista Science and Technology of Advanced Materials (artículo con DOI: 10.1080/14686996.2018.1471321).
La colaboración entre centros de investigación y empresas es fundamental para dar respuesta a desafíos tecnológicos con repercusión social.
Los conocimientos adquiridos en el desarrollo de "NEXMAG" y "3D-MAGNETOH" han sido extrapolados a la impresión 3D de aleaciones metálicas con aplicaciones aeroespaciales, a través de la colaboración (Cheque Innovación concedido por la Comunidad de Madrid) con la empresa madrileña RAMEM.
En base a los logros alcanzados de manera conjunta, queda patente que la cooperación entre centros de investigación y empresas es fundamental para dar respuesta a desafíos tecnológicos con repercusión social. Fruto de la necesidad de estrechar vínculos entre investigación y aplicaciones finales, el grupo de Imanes Permanentes de IMDEA Nanociencia está actualmente colaborando con empresas a nivel regional y nacional (RAMEM-Madrid, IMA-Barcelona), e internacional (Höganäs-Suecia). Dicha colaboración se está llevando a cabo, tanto mediante proyectos científicos e industriales, como mediante la formación de estudiantes en doctorados industriales que configurarán un nuevo modelo de profesional con una formación científico-tecnológica adquirida en cada terreno (centro+empresa).
La investigación en nuevos imanes tecnológicos e impresión 3D del Grupo de Imanes Permanentes y Aplicaciones en IMDEA Nanociencia está financiada por el MINECO a través de los proyectos de investigación NEXMAG (M.era-Net PCIN-2015-126) y 3D-MAGNETOH (MAT2017-89960-R), por la Comunidad de Madrid a través del proyecto multidisciplinar NANOFRONTMAG (S2013/MIT-2850) y el Cheque Innovación RAMEM-IMDEA (45/421504.9/17), así como por el proyecto industrial GAMMA entre Höganäs AB e IMDEA Nanociencia.
