La humanidad siempre ha soñado con conquistar el espacio, y cada avance tecnológico nos acerca un poco más a ese objetivo. Entre estas innovaciones, la impresión 3D se ha revelado en los últimos años como una baza importante para la exploración espacial. Pero al contrario de lo que se pueda pensar, su uso en este campo no es nuevo.
En 2014, una impresora 3D fue enviada al espacio por primera vez, marcando un antes y un después en el uso de esta tecnología en entornos extremos. Desde entonces, sus aplicaciones no han dejado de evolucionar. Mucho más allá de pequeñas reparaciones y simples experimentos en ingravidez, ahora se está integrando en el diseño de cohetes y está abriendo nuevas posibilidades, incluida la fabricación in situ. Entonces, ¿por qué utilizar la impresión 3D en la industria espacial? A continuación te damos 8 razones.
Neutron es un lanzador espacial diseñado para ser parcialmente reutilizado, desarrollado por la empresa Rocket Lab. (Créditos: Rocket Lab)
Para llegar al espacio
1. Optimizar los componentes de los cohetes
Cuando se trata de exploración espacial, cada gramo cuenta. Cuanto más ligero sea el cohete o el satélite, más barato y eficiente será el lanzamiento. Cohetes más ligeros significan menos combustible y más espacio para transportar equipos útiles. Para lograrlo, la impresión 3D ofrece una solución interesante: permite diseñar piezas a medida, optimizadas para ser a la vez resistentes y ligeras. Gracias a diversas técnicas de diseño, utilizando la optimización topológica, es posible crear formas complejas imposibles de obtener con los métodos tradicionales, conservando al mismo tiempo una excelente resistencia. Un ejemplo concreto son los conductos de refrigeración de los motores de cohetes. Estos pequeños conductos sirven para evacuar el intenso calor que rodea la cámara de combustión. Con la impresión 3D, podemos integrarlos directamente en las piezas, lo que es muy difícil, si no imposible, con el mecanizado tradicional o el moldeo por inyección.
2. Uso de nuevos materiales para mejorar el rendimiento
En el sector espacial, los materiales tienen que soportar condiciones extremas, como altas temperaturas, radiaciones, variaciones de presión, choques térmicos, etc. En la actualidad, la impresión 3D permite utilizar una gran variedad de materiales avanzados, especialmente adaptados a estas limitaciones. Por ejemplo, aleaciones metálicas como el titanio, el aluminio o el Inconel, famosas por su ligereza y su resistencia térmica. Los compuestos reforzados con fibras ofrecen un excelente compromiso entre resistencia, flexibilidad y peso reducido. Tecnologías como DED, LPBF, DMLS y extrusión pueden utilizarse para transformarlos en piezas complejas, precisas y optimizadas. Estos métodos influyen directamente en la microestructura de los materiales, lo que permite crear piezas a medida con propiedades mecánicas específicas. La impresión 3D también permite trabajar con cerámicas técnicas. La zirconia, por ejemplo, ofrece una excelente resistencia al calor, el desgaste y los entornos corrosivos. Este material se vuelve incluso conductor a temperaturas muy elevadas. Otras cerámicas también ofrecen propiedades interesantes para componentes sometidos a condiciones extremas en la industria espacial.
3. Montaje simplificado y costes reducidos
Gracias a la impresión 3D, los fabricantes pueden producir componentes importantes, como los de los motores, de forma más económica. A diferencia de los métodos tradicionales, la impresión 3D simplifica enormemente el proceso de fabricación. También facilita la creación de prototipos y las iteraciones necesarias para diseñar el producto final. Otra gran ventaja es la reducción del número de componentes necesarios para fabricar una nave espacial. Con la impresión 3D es posible evitar el ensamblaje de miles de piezas. Por ejemplo, SAB Aerospace imprimió en 3D una tobera de cohete de una sola pieza que tradicionalmente requiere el ensamblaje de miles de piezas. Relavity Space, por su parte, ha simplificado enormemente la construcción de su cohete Terran reduciendo el número de componentes en 1.000.
Tobera de cohete impresa en 3D. (Créditos: SAB Aerospace)
Mejorar el día a día de los astronautas
4. Fabricar piezas de recambio en microgravedad
La impresión 3D permite fabricar objetos directamente en el espacio. Este avance reduce en gran medida la dependencia de las expediciones desde la Tierra, que suelen ser largas y costosas. En lugar de esperar varias semanas, o incluso meses, a que llegue una pieza de recambio, los miembros de la tripulación pueden ahora diseñar y fabricar a bordo lo que necesiten. Esta autonomía técnica es inestimable, sobre todo en caso de imprevistos. Si una herramienta se rompe o se agota, sólo tienen que imprimir una nueva in situ. Esto aumenta considerablemente la seguridad y la eficacia de las misiones, al limitar las interrupciones. Se están llevando a cabo varios experimentos para explorar el potencial de la impresión 3D en el espacio. En 2024 se dio un paso importante con la fabricación, directamente a bordo de la ISS, de la primera pieza metálica. Este tipo de pruebas demuestra que la tecnología funciona en condiciones espaciales, aunque todavía se encuentre en fase de ensayo.
5. Impresión 3D de alimentos
La alimentación es un verdadero reto en las misiones espaciales, sobre todo cuando duran varios meses o incluso años. Los astronautas tienen que transportar grandes reservas de alimentos, lo que ocupa mucho espacio y peso. La impresión 3D de alimentos puede preparar comidas directamente a bordo, utilizando ingredientes básicos en forma de pasta o polvo. Esto permite crear comidas personalizadas para cada miembro de la tripulación, teniendo en cuenta sus necesidades nutricionales específicas. La tecnología también reduce los residuos y optimiza el uso de los recursos. Las pruebas ya han permitido crear carne mediante impresión 3D, en gravedad cero, como en la Estación Espacial Internacional (ISS). Al mismo tiempo, los científicos siguen estudiando si esta tecnología puede convertirse realmente en una solución fiable para alimentar a los astronautas en misiones largas.
6. Fabricación de equipos médicos y bioimpresión 3D
En las misiones espaciales largas, no siempre es posible llevar todo el equipo médico necesario. Gracias a la impresión 3D, los astronautas pueden fabricar in situ objetos útiles para tratar lesiones o determinados problemas de salud. Por ejemplo, imprimir férulas o incluso herramientas quirúrgicas adaptadas a cada situación. De este modo, pueden reaccionar rápidamente en caso de necesidad, sin tener que esperar a que llegue un envío desde la Tierra. La bioimpresión, que consiste en imprimir tejidos vivos, también avanza en el espacio. Redwire Corporation ha logrado imprimir en 3D un menisco en microgravedad, lo que demuestra que esta tecnología podría algún día ayudar a reparar tejidos directamente en el espacio.
7. Impresión de trajes espaciales
La fabricación de trajes espaciales en la Tierra es una baza importante para futuras misiones. Una vez en la Luna o en Marte, no basta con estar allí: también hay que poder desplazarse con seguridad. En 2023, Axiom Space presentó el prototipo de un nuevo traje diseñado para los astronautas del programa Artemis. Este modelo se desarrolló utilizando software CAD, impresión 3D y técnicas de costura tradicionales. Dicho enfoque permitiría adaptar los trajes a las condiciones locales, repararlos rápidamente en caso necesario y responder mejor a las exigencias específicas de cada misión.
El traje espacial de los astronautas del programa Artemis. (Créditos: Axiom Space)
Para acelerar la vida en el espacio
8. Creación de estructuras espaciales y futuros hábitats
Para vivir de forma sostenible en la Luna o en Marte, no bastará con construir simples refugios. Gracias a la impresión 3D, ahora podemos crear una gran variedad de edificios in situ, como viviendas, instalaciones solares para generar energía y otras infraestructuras necesarias. Una ventaja clave de esta tecnología es que permite utilizar materiales locales, como el regolito. Esto significa que pueden construirse estructuras viables in situ. Además, la impresión 3D puede utilizarse para crear estructuras a medida que respondan a los retos específicos del espacio, como la radiación, las temperaturas extremas o la baja gravedad.
Créditos: ESA
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*Créditos foto de portada: Pixabay