De escombros a cohetes, el proyecto que utiliza chatarra y aprendizaje automático para la impresión 3D bajo demanda

El 4 de junio, el Instituto Politécnico de Worcester (WPI), en Massachusetts, anunció una subvención de $6.3 millones de la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzados de Defensa (DARPA). Esto con la intención de desarrollar un sistema para convertir trozos de metal, o chatarra en material para la impresión 3D. El objetivo del proyecto, titulado Rubble to Rockets (de escombros a cohetes), es hacer posible la producción de componentes críticos en cualquier lugar, incluso en entornos con escasez de recursos como campos de batalla y operaciones de búsqueda y rescate.

Un factor clave de Rubble to Rockets será el uso del aprendizaje automático. El equipo de WPI utilizará inteligencia artificial para identificar materiales como chatarra y aleaciones mixtas para comprender cómo reaccionan y se unen antes de fundirse y mezclarse. La impresión 3D requiere una comprensión precisa de los materiales y, por lo general, el proceso exige materiales cuidadosamente controlados y pruebas repetidas. Sin embargo, eso no siempre es posible sobre el terreno o en situaciones urgentes.

Integrante del equipo VALIS que evalúa metal (Créditos: VALIS)

Los investigadores utilizarán la IA desarrollada por un estudiante de doctorado de WPI para predecir cómo se comportará un material en función de su composición. Esto agilizará el proceso de caracterización de los materiales, permitiendo una producción más rápida pero sin sacrificar la durabilidad o la resistencia.

«Este trabajo es crucial, ya que nos permite construir en toda confianza componentes de alta calidad a partir de materiales de origen desconocido», dijo la profesora asociada Danielle Cote, profesora de Ingeniería Mecánica y de Materiales, e investigadora principal del proyecto. «Nuestro objetivo no es solo construir una solución única, sino crear un marco que guíe las innovaciones futuras. Al mejorar nuestras predicciones y comprensión del rendimiento de los materiales, podemos allanar el camino para nuevos avances en la fabricación aditiva a partir de fuentes diversas e impredecibles». 

De los escombros a los cohetes… y más allá

Para probar su sistema, el equipo de WPI diseñará un cohete sonda de prueba de concepto para evaluar la integridad estructural de los metales mixtos. Sin embargo, las aplicaciones potenciales se extienden mucho más allá de esta prueba inicial. Industrias como la energía y el transporte podrían utilizar la tecnología en una amplia gama de entornos, incluidos submarinos, portaaviones y refugios de emergencia en casos de desastre, donde los materiales confiables son críticos pero las cadenas de suministro tradicionales son difíciles de mantener. El sistema de WPI tiene como objetivo proporcionar una solución sostenible al abordar desafíos clave. El rendimiento del material, el tamaño del equipo y la precisión de los modelos predictivos. Este enfoque respalda tanto las necesidades de respuesta a emergencias como las demandas de fabricación a largo plazo.

Además de Danielle Cote, el profesor asistente de investigación Kyle Tsaknopoulos trabajará en el proyecto con varios estudiantes de doctorado, maestría y pregrado. El equipo de WPI también está colaborando con varios subcontratistas para completar el proyecto, incluidas dos empresas dirigidas por WPI, Siemens, y dos empresas de California. Una de las empresas californianas, Nightshade Corporation, convertirá la chatarra en polvo. El otro negocio, Citrine Informatics, se centrará en la IA y el aprendizaje automático. VALIS, una de las empresas lideradas por WPI, también trabajará en el reciclaje.

Fundición de chatarra y análisis de la fusión. (Créditos: VALIS)

«VALIS se fundó con la misión de ofrecer tecnología habilitadora para maximizar la recuperación de materiales valiosos para las generaciones futuras», dijo Emily Molstad, cofundadora y directora ejecutiva de VALIS Insights, un subcontratista de subvenciones. “Vemos que la industria del reciclaje se está integrando cada vez más verticalmente a medida que los productores y fabricantes de materias primas apuntan a asegurar un suministro confiable de material de desecho y aumentar el contenido reciclado para reducir los costos. La tecnología que se está desarrollando a través de este programa desbloqueará nuevos niveles de capacidades de reciclaje no solo en ubicaciones remotas con recursos restringidos, sino en toda la cadena de valor del reciclaje con el potencial de fortalecer las capacidades de fabricación nacional».

Se espera que el proyecto se complete en noviembre de 2027, por lo que hasta entonces, estaremos atentos a las actualizaciones.

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*Foto de portada: Estudiantes investigadores del WPI en el laboratorio de fabricación avanzada. Créditos: WPI