Pesquisadores da Universidade Estadual de Campinas (Unicamp) desenvolveram uma liga metálica multicamadas baseada em titânio que combina alta resistência mecânica e boa ductilidade — duas propriedades que, em geral, são difíceis de reunir no mesmo material. A inovação, produzida por impressão 3D, pode ser aplicada tanto em implantes ortopédicos quanto em componentes estruturais de aeronaves.

O estudo, publicado na revista Additive Manufacturing, mostra que é possível ajustar as características do material por meio da alternância controlada de camadas de diferentes ligas de titânio. A fabricação foi feita com uma impressora 3D adaptada, capaz de fundir pós metálicos com laser e criar camadas extremamente finas.

Coordenada pelo pesquisador Rubens Caram Junior, a pesquisa combinou uma liga mais resistente com outra mais dúctil, permitindo alcançar um equilíbrio ajustável entre rigidez e capacidade de deformação.

O trabalho contou com apoio da Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo e utilizou a infraestrutura do Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais.

Na engenharia de materiais, aumentar a resistência costuma reduzir a ductilidade — fenômeno conhecido como “paradoxo resistência-ductilidade”. A solução encontrada pelos pesquisadores foi alternar camadas de duas ligas metaestáveis: a Ti-5553, de alta resistência e uso aeroespacial, e a Ti-42Nb, mais flexível e adequada para aplicações biomédicas.

A técnica empregada, chamada Powder Bed Fusion com feixe de laser, foi aprimorada com um sistema que permite alternar automaticamente os materiais durante a impressão — um diferencial em relação às máquinas convencionais.

Além de melhorar o desempenho mecânico, a estrutura multicamadas evitou problemas como a anisotropia, garantindo comportamento mais uniforme do material em diferentes direções.

Mesmo sem tratamento térmico, o material já apresentou resistência significativa, com potencial de melhoria adicional após ajustes térmicos.

Entre as aplicações, destaca-se o uso na indústria aeronáutica, onde o titânio pode substituir o aço e reduzir significativamente o peso das aeronaves. Na área médica, o material pode ser utilizado em próteses, especialmente por apresentar menor rigidez, o que reduz riscos de reabsorção óssea.

A longo prazo, a expectativa é produzir implantes com variação gradual de rigidez ao longo da peça, aproximando-se do comportamento natural do corpo humano.