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Investigadores de los Estados Unidos demostraron aleaciones de aluminio capaces de reducir en un 15% el peso de motores de camiones para camionetas comerciales de gran volumen y aumentar en más de un 10% la eficiencia de combustible, en pruebas con un prototipo de GM.
El desarrollo fue conducido por el Laboratorio Nacional de Oak Ridge, ORNL, vinculado al Departamento de Energía de los Estados Unidos. El trabajo recibió financiación de la Oficina de Tecnologías de Transporte en cooperación con General Motors.
El enfoque del proyecto fue el motor de camión de tamaño mediano LMHE, sigla utilizada para baja masa y alta eficiencia. El prototipo necesitaba cumplir con exigencias de resistencia, durabilidad, rendimiento y uso prolongado.
En las pruebas, el ORNL evaluó dos aleaciones de aluminio: la ACMZ fundida, también identificada como AlCuMnZr, y la DuAlumin3D, producida por impresión 3D. Juntas, ayudaron al motor a alcanzar menor peso sin sacrificar la resistencia.
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Motores comerciales de camionetas, como la Chevrolet Silverado 3500 de GM, necesitan soportar cargas pesadas y operación prolongada. El desafío es que los metales muy resistentes suelen ser densos, perjudicando la eficiencia de combustible.
Materiales ligeros pueden mejorar el consumo, pero muchos metales comerciales tienen dificultad para resistir a altas temperaturas y presiones en motores de alto rendimiento. Esta limitación aumenta el riesgo de fallas prematuras.
Dos materiales para calor, presión y reducción de peso
La aleación ACMZ fue utilizada en la fundición de las culatas y del bloque del motor LMHE. El material fue diseñado para combinar alta resistencia, costo accesible y tolerancia a calor y estrés intensos.
La DuAlumin3D fue desarrollada para pistones avanzados. La aleación imprimible combina ligereza con una combinación destacada de resistencia y durabilidad en temperaturas extremas para una aleación de aluminio estructural.
El objetivo común entre ORNL y GM era demostrar motores de última generación para camiones de gran volumen que fueran más ligeros y más eficientes, sin sacrificar potencia y rendimiento, afirmó Allen Haynes, del TTO Powertrain Materials Core Program.
Además de las aleaciones, el motor probado reunió combustión avanzada, otros materiales y procesos de fabricación. Este conjunto permitió que el LMHE pasara por pruebas rigurosas de rendimiento y durabilidad.
Para Amit Shyam, investigador del ORNL que lidera el Grupo de Diseño y Comportamiento de Aleaciones Metálicas, los resultados reflejan el trabajo del equipo de diseño de GM. Destacó que reducir peso en el motor significa más kilómetros por litro.
Investigación acerca laboratorio y aplicación real
El proyecto integró ciencia de materiales, manufactura avanzada, combustión y modelado computacional. La cooperación reunió industria americana, un Laboratorio Nacional, universidades y proveedores en torno a motores comerciales.
La metodología de diseño acelerado de aleaciones del ORNL permite llevar un nuevo concepto de material a aplicaciones de prototipos reales en 2 a 4 años. Históricamente, este avance podía exigir de 10 a 15 años.
Esta reducción de plazo también disminuye costos y riesgos en el paso entre descubrimientos de laboratorio y productos comerciales. Para Shyam, la colaboración mostró que la ciencia de los materiales está lista para uso en campo.
El equipo liderado por GM, con ORNL y proveedores, recibió el premio R&D 100 de 2025 y el premio DOE 2025 Team Award. El reconocimiento destacó el potencial de motores ligeros y más eficientes para el mercado nacional.
Las propias aleaciones ya tenían historial de premiación. La ACMZ recibió el R&D 100 en 2017, y la DuAlumin3D fue reconocida en 2022 por avances en metales ligeros de alto rendimiento y alta temperatura.
El equipo de Shyam contó con apoyo de Alex Plotkowski y Allen Haynes. La ACMZ tuvo apoyo del TTO, mientras que la DuAlumin3D fue desarrollada con participación del TTO y de la Oficina de Tecnologías Avanzadas de Materiales y Manufactura.
El ORNL es administrado por la UT-Battelle para la Oficina de Ciencia del DOE, principal financiador de investigación básica en ciencias físicas en los Estados Unidos. El trabajo refuerza la búsqueda de motores más ligeros sin pérdida de durabilidad.
¿Qué opinas de este avance en aleaciones de aluminio para motores de camiones? Deja tu opinión en los comentarios y cuéntanos si crees que materiales más ligeros, resistentes al calor y aplicados en motores comerciales pueden hacer una diferencia real en el consumo y la eficiencia de los vehículos.
Con información de ornl.
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