Lawrence Livermore elimina los imanes externos del metal jetting: el metal fundido se convierte en actuador
El Laboratorio Nacional Lawrence Livermore (LLNL) ha desarrollado un sistema de impresión 3D metálica que aprovecha la corriente eléctrica a través del metal fundido para generar simultáneamente la fuerza de expulsión. La tecnología elimina imanes permanentes y bobinas externas, componentes tradicionalmente necesarios en los sistemas magnetohidrodinámicos.
La novedad se describe en la solicitud de patente internacional WO2026173624A2, publicada el 20 de agosto de 2026 con el título “Z-Pinch Magnetohydrodynamic Metal Jetting”. Los inventores son Jason R. Jeffries, Viktor Sukhotskiy y Benjamin Thanh Pham, mientras que el titular es Lawrence Livermore National Security, LLC.
- LLNL usa corriente eléctrica de alta intensidad para comprimir y expulsar gotas de metal fundido
- El sistema elimina imanes externos y bobinas, simplificando la arquitectura del cabezal
- La tecnología aprovecha el efecto Z-pinch para generar impulsos de presión
- Patente publicada en agosto de 2026 (WO2026173624A2)
El principio del Z-pinch aplicado al jetting
*El sistema LLNL aprovecha la interacción entre la corriente eléctrica y el campo magnético autoinducido para comprimir radialmente el metal líquido.*
Cuando una corriente muy elevada atraviesa la columna de metal líquido, genera simultáneamente dos fenómenos. Crea un campo magnético alrededor del conductor y mantiene la corriente misma.
La interacción entre la corriente y el campo magnético produce una fuerza de Lorentz dirigida hacia el interior. Este fenómeno, llamado Z-pinch, comprime radialmente el metal.
La compresión se transforma en un impulso de presión capaz de expulsar una gota a través de un pequeño orificio. El metal fundido se convierte así tanto en material de impresión como en actuador del proceso.
Diferencias respecto a los sistemas magnetohidrodinámicos tradicionales
*Los sistemas MHD convencionales requieren componentes externos para generar el campo magnético necesario para la expulsión.*
En los sistemas magnetohidrodinámicos tradicionales de metal jetting, un imán permanente o una bobina externa produce el campo magnético. La corriente eléctrica atraviesa el metal líquido e interactúa con este campo externo.
El sistema LLNL elimina completamente estos elementos externos. La corriente de alta intensidad crea autónomamente tanto el campo magnético como la fuerza de compresión.
Esta simplificación podría reducir la complejidad constructiva del cabezal de impresión. Menos componentes significa potencialmente mayor fiabilidad y menores costos de mantenimiento.
El contexto del Liquid Metal Jetting
*La impresión 3D metálica mediante jetting deposita gotas de material líquido en lugar de fundir selectivamente un lecho de polvo.*
El Liquid Metal Jetting utiliza un principio similar a la impresión inkjet. El sistema produce pequeñas gotas de metal líquido y las deposita según el modelo digital.
Las gotas se solidifican al contacto con el sustrato o la capa anterior. El componente se construye progresivamente capa tras capa.
Los metales requieren cientos o más de mil grados para permanecer líquidos. La viscosidad, la tensión superficial y la conductividad difieren radicalmente de la tinta. Generar gotas pequeñas, regulares y repetibles representa la principal dificultad del proceso.
Métodos de expulsión en el metal jetting
*Existen diferentes estrategias para crear el impulso necesario para la expulsión de las gotas metálicas.*
Los sistemas pueden aplicar presión neumática sobre el depósito de metal fundido. Otros utilizan sistemas mecánicos similares a pistones.
Una alternativa aprovecha las propiedades eléctricas y magnéticas de los metales líquidos. Es en esta categoría donde se ubica el sistema magnetohidrodinámico de LLNL.
Cada enfoque presenta ventajas y limitaciones en términos de frecuencia de expulsión, tamaño de las gotas, gama de materiales compatibles y complejidad constructiva.
Implicaciones para la fabricación aditiva metálica
*La tecnología Z-pinch podría abrir nuevas posibilidades para sistemas de jetting más compactos y versátiles.*
La eliminación de imanes y bobinas externas reduce el tamaño del cabezal de impresión. Esto podría facilitar configuraciones de múltiples boquillas o cabezales más compactos.
La gestión térmica podría beneficiarse de la reducción de los componentes sensibles al calor en las inmediaciones del metal fundido. Menos elementos críticos significa potencialmente mayor tolerancia a las temperaturas operativas.
Queda por verificar qué metales y aleaciones son compatibles con corrientes eléctricas tan elevadas. La conductividad eléctrica y las propiedades magnéticas de los diferentes materiales influirán en el rendimiento del sistema.
Perspectivas de desarrollo
La solicitud de patente estadounidense US20260008106A1 fue publicada el 8 de enero de 2026. El depósito de protección de patente en varias jurisdicciones sugiere un interés comercial en la tecnología.
LLNL es gestionado por Lawrence Livermore National Security para el Departamento de Energía de EE. UU. El laboratorio tiene una larga tradición en la investigación de materiales avanzados y procesos de fabricación.
La tecnología se encuentra aún en fase de desarrollo. Serán necesarias más pruebas para evaluar el rendimiento, la fiabilidad y la escalabilidad industrial del sistema Z-pinch aplicado al metal jetting.
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Preguntas y respuestas
¿Cómo funciona el sistema Z-pinch desarrollado por LLNL?
El sistema aprovecha una corriente eléctrica de alta intensidad que atraviesa el metal fundido para generar un campo magnético autoinducido. La interacción crea una fuerza de Lorentz que comprime radialmente el metal, expulsando gotas a través de un orificio.
¿Qué componentes se eliminan en comparación con los sistemas MHD tradicionales?
La tecnología de LLNL elimina la necesidad de imanes permanentes y bobinas externas utilizados tradicionalmente para generar el campo magnético. Esto simplifica la arquitectura del cabezal de impresión reduciendo la complejidad constructiva.
¿Cuál es el número de la patente internacional para esta tecnología?
La novedad se describe en la solicitud de patente internacional WO2026173624A2, publicada el 20 de agosto de 2026. El título de la patente es "Z-Pinch Magnetohydrodynamic Metal Jetting".
¿Quiénes son los inventores de la tecnología Z-pinch para metal jetting?
Los inventores enumerados en la patente son Jason R. Jeffries, Viktor Sukhotskiy y Benjamin Thanh Pham. El titular de la patente es Lawrence Livermore National Security, LLC.
¿Qué ventajas ofrece el uso del metal fundido como actuador?
Al utilizar el metal fundido tanto como material de impresión como actuador, se reducen los componentes mecánicos externos. Esto puede llevar a una mayor fiabilidad del sistema y a menores costes de mantenimiento.
