Las aplicaciones más destacadas de la impresión 3D en el espacio
El espacio es la última frontera de la exploración humana y la fabricación aditiva está desempeñando un papel clave en esa expansión más allá del planeta. Desde la producción de componentes para cohetes hasta la creación de piezas en gravedad cero, la impresión 3D se elige en el sector aeroespacial por su capacidad para reducir costos, optimizar diseños y hacer posible la fabricación en entornos extremos. Empresas y agencias espaciales como la NASA y la ESA ya han incorporado piezas impresas en 3D en sus misiones e incluso se están explorando aplicaciones futuristas, como la impresión de alimentos y tejidos biológicos para misiones de larga duración. Una de las áreas donde la impresión 3D ha tenido mayor impacto es en el desarrollo de cohetes. En esos desarrollos, la fabricación aditiva ha sabido brillar ya que permite optimizar el rendimiento incluso de esos componentes tan exigentes. Como ya le hemos dedicado un artículo entero a los cohetes y naves espaciales, veamos otras de las aplicaciones más fascinantes de la impresión 3D en el espacio.
Fabricación aditiva en órbita
La primera pieza de metal impresa en 3D a bordo de la ISS
A principios de 2024, se envió una impresora 3D de metal al espacio con el objetivo de probar la fabricación en órbita. La impresora en cuestión fue diseñada por Airbus en colaboración con la Agencia Espacial Europea (ESA), y fue enviada a la Estación Espacial Internacional (ISS) a bordo de la misión de reabastecimiento Cygnus NG-20. Tras meses de calibración, consiguieron imprimir en 3D la primera pieza metálica en órbita, marcando un hito en la fabricación espacial. Para ello se utilizó el proceso de deposición de energía directa (DED), donde un láser de alta potencia funde hilo de acero inoxidable a temperaturas de hasta 1.200°C. El resultado fue un conjunto de componentes metálicos de 9 x 5 cm. Este logro demuestra el potencial de la impresión 3D para fabricar herramientas y estructuras en el espacio, abriendo la puerta a la producción bajo demanda y optimizando recursos en la exploración espacial.
Impresión 3D en gravedad cero para las fábricas espaciales
La impresión 3D eficiente en el espacio es actualmente uno de los mayores objetivos de las organizaciones espaciales, ya que permitiría numerosas aplicaciones in situ. Sin embargo, las condiciones en el espacio son fundamentalmente distintas de las de la Tierra, y la microgravedad y el vacío, en particular, causan dificultades a las impresoras 3D convencionales. Investigadores de la Universidad de Glasgow han desarrollado una solución para avanzar en la impresión 3D en gravedad cero. El Dr. Gilles Bailet, de la Universidad de Glasgow, lleva años trabajando en un prototipo de impresora 3D para el espacio que imprime dispositivos directamente en órbita, como reflectores, antenas de comunicación o medicamentos. La impresora procesa material granular e imprime con eficacia incluso en las condiciones reinantes. Bailet la considera la solución para allanar el camino a las fábricas espaciales. La impresora se probó exhaustivamente en varios vuelos de prueba en noviembre de 2024.
Investigadores de Berkeley envían una impresora 3D al espacio
El 8 de junio de 2024, investigadores de la Universidad de California en Berkeley enviaron por primera vez al espacio su impresora 3D en microgravedad, como parte de la misión Virgin Galactic 07. La impresora SpaceCAL pasó 140 segundos en el espacio suborbital a bordo de la nave espacial VSS Unity. En ese breve espacio de tiempo, imprimió y post procesó de forma independiente un total de cuatro piezas de prueba. Entre ellas transbordadores espaciales y figuritas, con plástico líquido PEGDA. Aunque la impresora aún necesita ser puesta a punto y no está completada, según los investigadores, funcionó bien en condiciones de microgravedad y les permitió validar la preparación de esta tecnología de impresión 3D para los viajes al espacio. Con el apoyo de la NASA, los investigadores de Berkeley seguirán probando la tecnología con el fin de proporcionársela a los astronautas como medio de producir piezas de repuesto durante misiones más largas en el espacio.
La impresora 3D SpaceCAL a bordo del VSS Unity. (Créditos: Virgin Galactic)
Fabricación de circuitos electrónicos para naves espaciales
Un equipo de ingenieros de la NASA probó con éxito circuitos electrónicos impresos en 3D en un vuelo suborbital desde Wallops Flight Facility. La tecnología permitió imprimir sensores directamente sobre superficies internas y externas de naves espaciales, optimizando espacio y funcionalidad. Durante el experimento, los sensores de temperatura y humedad impresos en la puerta de carga y paneles del cohete SubTEC-9 recopilaron datos transmitidos a la Tierra. Esta innovación facilita la integración de componentes en zonas antes inutilizables y mejora la precisión de antenas al imprimirlas en superficies curvas. Además, desarrollaron circuitos con trazos ultrafinos, reduciendo la dependencia de métodos tradicionales como el cableado metálico. Esta tecnología podría aplicarse en futuras misiones para monitorear temperaturas en el interior de vehículos espaciales o complementar estructuras diseñadas mediante IA y fabricadas en órbita.
La ESA utiliza la impresora 3D IMPERIAL
La Agencia Espacial Europea (ESA) ha decidido hacer uso de la impresora 3D IMPERIAL para su exploración espacial. La solución ha sido desarrollada por OHB System AG, Azimut Space, Athlone Institute of Technology y BEEVERYCREATIVE con el objetivo de crear piezas de mayor tamaño que el volumen disponible. Así, con la impresora 3D IMPERIAL se pueden crear estructuras, herramientas y piezas de recambio indispensables para el éxito de misiones espaciales prolongadas. Esta impresora 3D es capaz de fabricar en condiciones de microgravedad, una capacidad de la que carecen las impresoras normales. Además, está equipada con una placa de fabricación en forma de cinta transportadora que, utilizando un solo eje, permite una producción continua y es adecuada para la creación de estructuras con grandes volúmenes. Por último, también puede imprimir con una gravedad cercana a cero en materiales de alto rendimiento, como PEEK, PEKK y PEI, gracias a la presencia de un entorno termorregulado que evita la deformación. El prototipo se creó con éxito en la Tierra y el siguiente paso será realizar pruebas en el entorno de microgravedad de la Estación Espacial Internacional (ISS) o el Space Rider de la ESA.
La NASA prueba la soldadura por rayo láser en el espacio
La soldadura por rayo láser, un tipo de deposición de energía directa, se utiliza a menudo para reparaciones o para fabricar piezas desde cero. En el espacio, la tecnología podría ayudar a construir grandes hábitats en órbita terrestre baja, estructuras de naves espaciales para la seguridad de los astronautas y mucho más. En otoño de 2024, la NASA dio a conocer los detalles de su proyecto de investigación de dos años de duración sobre la viabilidad de la soldadura por rayo láser en el espacio, y anunció que su misión había sido un éxito. El proyecto fue el resultado de una colaboración entre el Centro Marshall de Vuelos Espaciales de la NASA y la Universidad Estatal de Ohio. Juntos, trataron de comprender los procesos físicos de la soldadura en la superficie lunar. El equipo investigó los efectos de la tecnología en un entorno combinado de vacío y gravedad reducida. Durante los vuelos de prueba, lograron soldar 69 de las 70 soldaduras, recopilando datos con una red de sensores durante las pruebas. Al comprender cómo podría funcionar la soldadura por rayo láser en un entorno así, esperan aumentar las capacidades de fabricación en el espacio.
El equipo supervisa la soldadura por rayo láser en una cámara de vacío durante un vuelo parabólico del Boeing 727. (Créditos: Tasha Dixon)
Tecnología para el apoyo a la vida humana
Un menisco de rodilla humana impreso en 3D en la ISS
Redwire Corporation es un fabricante aeroespacial estadounidense cuyo objetivo es acelerar la conquista espacial. Para ello, desarrolla soluciones que faciliten la vida de los profesionales en el espacio. Una de las formas de alcanzar este objetivo es mediante el uso de la bioimpresión. Desde hace algún tiempo, la empresa trabaja en la creación de tejidos impresos en un entorno de microgravedad. De hecho, a finales de 2023 anunció que había logrado imprimir en 3D el primer menisco de rodilla en el espacio, concretamente a bordo de la ISS. John Vellinger, vicepresidente ejecutivo de Redwire, añadió: “Se trata de un hito que tiene importantes implicaciones para la salud humana. Demostrar la capacidad de imprimir con éxito tejidos complejos como este menisco es un gran paso adelante hacia el desarrollo de un proceso de fabricación reproducible en microgravedad para una bioimpresión fiable a gran escala”. En cualquier caso, se trata de un avance que muestra cómo la fabricación aditiva puede repercutir en la salud humana en el espacio y hacerla mucho más accesible.
La bioimpresora 3D instalada a bordo de la ISS. (Créditos: Redwire Corporation)
Bioprint FirstAid ayuda a curar heridas en el espacio
El experimento de Bioprint FirstAid es otro ejemplo notable de cómo podría utilizarse la bioimpresión en el espacio. En 2022, el astronauta de la ESA Matthias Maurer probó en la ISS este dispositivo manual, descrito como una «pistola de tiritas». Bioprint FirstAid produce una especie de esparadrapo para cubrir heridas cutáneas con tinta biológica. Cuando la utilizó Maurer, la tinta estaba hecha de micropartículas fluorescentes en lugar de células de la piel. El objetivo era que en última instancia sirviera para proporcionar un cuidado personalizado de las heridas a los astronautas. En 2024, un trabajo de investigación demostró que se había tenido cierto éxito con células de piel humana que proliferan en biogeles tras la fabricación. Al parecer, se descubrió que la bioimpresora era poco propensa a los fallos, tenía un diseño robusto, carecía de componentes electrónicos y su mecánica no requería mantenimiento. Una solución perfecta para futuras misiones humanas de exploración a la Luna o incluso a Marte.
El astronauta Matthias Maurer probando el experimento Bioprint FirstAid. (Créditos: ESA/NASA)
Fabricación aditiva para crear trajes espaciales
Pablo de León, presidente del Departamento de Estudios Espaciales de la Universidad de Dakota del Norte, ha patentado una innovadora tecnología de impresión 3D. Ésta permite a los astronautas fabricar trajes espaciales completos y crear ellos mismos las piezas de repuesto durante misiones espaciales de larga duración, con el objetivo de estar preparados para futuros viajes. La tecnología del profesor aportaría grandes ventajas, como la producción de componentes de trajes espaciales y otros elementos esenciales en caso de necesidad podría tener lugar in situ, limitando la dependencia de suministros desde la Tierra. Además, el diseño de los trajes puede personalizarse para cada astronauta gracias a los datos recogidos en los escáneres de sus cuerpos. La tecnología se pueden utilizar tanto filamentos rígidos como flexibles, siendo estos últimos ideales para las articulaciones. Los filamentos utilizados pueden fabricarse a partir de elementos que se encuentran en el suelo marciano o en los gases atmosféricos extraterrestres, permitiendo explotar los recursos locales en el caso de misiones prolongadas. Así, la tecnología de León podría utilizarse para el programa Artemis de la NASA, que consiste en una serie de misiones para devolver astronautas a la Luna, con el objetivo de avanzarlos hasta Marte.
Prototipo de traje espacial impreso en 3D. Pablo de León (izquierda) posa con los estudiantes de doctorado David Mateus Jimenez, Jurie Visagie y Pranika Gupta. (Créditos: Joe Banish/UND Today)
Comida impresa en 3D a partir de residuos plásticos
Seguro que has visto alimentos impresos en 3D, pero ¿has oído hablar alguna vez de comida impresa en 3D hecha con plástico? Para producir alimentos en el espacio, organizaciones espaciales estadounidenses, japonesas y europeas han colaborado con la industria alimentaria para encontrar una solución. Consiguieron recoger residuos plásticos y convertirlos en alimentos comestibles. Parece milagroso, pero la empresa Beehex lo ha hecho posible. En primer lugar, recogen los residuos plásticos, los trituran y los introducen en un biorreactor con una bacteria específica modificada. A continuación, la bacteria se come el plástico y lo convierte en una biomasa que puede imprimirse en 3D para formar comida. Beehex fue fundada por Anjan Contractor, un ingeniero afiliado a la NASA, y parte de los objetivos del proyecto era alimentar a los astronautas. Con la impresión en 3D han creado filetes, pollo y mucho más.
Créditos: NASA
Impresión 3D para la construcción en el espacio
ICON y la NASA impulsan la construcción 3D en la Luna y Marte
La NASA ha otorgado un contrato de $57.2 millones a ICON para desarrollar tecnologías de construcción destinadas a futuras misiones en la Luna y Marte. Como parte del proyecto Moon to Mars Planetary Autonomous Construction Technologies (MMPACT), ICON trabajará junto con el Centro de Vuelos Espaciales Marshall de la NASA para desarrollar el sistema de construcción Olympus. Dicho proyecto pretende utilizar materiales locales en la fabricación de infraestructuras como plataformas de aterrizaje, hábitats y carreteras en la superficie lunar. Este contrato, vigente hasta el 2028, amplía el trabajo previo de ICON bajo el programa de Small Business Innovation Research (SBIR). Se basa en su experiencia en impresión 3D aplicada a la exploración del espacio, incluyendo la construcción de Mars Dune Alpha, un hábitat marciano simulado para la misión análoga CHAPEA. Con estas innovaciones, NASA busca avanzar en tecnologías esenciales para la exploración sostenible de nuevos sitios.
Créditos: ICON/BIG-Bjarke Ingels Group
Space Copy aspira a tener una impresora 3D en la Luna
Space Copy es una de las varias empresas cuya misión es imprimir en 3D en la Luna, Marte y más allá. Su objetivo es desarrollar soluciones a los problemas prácticos en la producción de infraestructuras en entornos extremos en la Tierra y en el espacio. Allí, la fabricación estandarizada y tradicional es costosa y de alto riesgo. La startup, lanzada en 2022, quiere desplegar soluciones de impresión 3D autónomas para la construcción remota. También quiere integrar técnicas de fabricación aditiva personalizadas en la producción bajo demanda de suministros e infraestructuras en el espacio. Además, están desarrollando máquinas para imprimir material simulante del suelo lunar. Su fundadora, Madison Feehan, dijo que su objetivo era tener una impresora en la Luna para 2031.
Créditos: Space Copy
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