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¿Es una estación meteorológica impresa en 3D tan eficiente como una estación tradicional?

Publicado el noviembre 17, 2020 por Alicia M.

En Estados Unidos, varios investigadores han ideado una estación meteorológica que integra piezas impresas en 3D, como sensores de humedad. Esto permite reducir drásticamente los costes asociados a dicha instalación. Pero, ¿el uso de la fabricación aditiva permite tener análisis y resultados tan precisos como los obtenidos a través de una estación tradicional? ¿Qué pasa con la resistencia de las piezas, afectadas por todas las condiciones exteriores y variaciones climáticas? Este es el propósito del estudio realizado por el Laboratorio Nacional Argonne, que probó su solución impresa en 3D en Oklahoma. La estación es igual de eficiente y precisa, pero muestra signos de debilidad después de 5 meses.

Las estaciones meteorológicas actuales son muy útiles para monitorear la temperatura del aire, la velocidad del viento, la precipitación, la humedad, etc. en un lugar específico. Manuales o automáticas, están compuestas por sensores y diversos instrumentos para proporcionar análisis y medidas físicas en tiempo real. Estos sistemas también pueden ser herramientas eficaces para la investigación sobre temas que van desde la agricultura hasta la producción de energía renovable. Si bien son importantes en varios ámbitos, estas estaciones generalmente valen miles de euros, lo que limita su disponibilidad y, por lo tanto, la cantidad de datos climáticos recopilados. Con la llegada y el crecimiento de la fabricación aditiva, algunos investigadores se han preguntado si no podrían reducir con precisión el coste de estos sistemas mediante la impresión 3D de determinados componentes, ofreciendo una alternativa más asequible.

La mayoría de los sistemas que se utilizan actualmente representan un coste elevado | Créditos: Michal Osmenda, CC by-sa 2.0

Adam K. Theisen, científico especializado en la atmósfera y la Tierra en el Laboratorio Nacional de Argonne, dirigió este proyecto de impresión 3D. Explica que comparó la solución con una estación tradicional durante ocho meses para ver si era tan precisa y si podía soportar las diferentes condiciones climáticas. Afirma: “No esperaba que la estación funcionara tan bien como lo hizo. Aunque los componentes comenzaron a degradarse, los resultados muestran que este tipo de estación meteorológica podría ser viable para campañas más cortas”.

La estación meteorológica estaba compuesta por alrededor de 100 piezas impresas en 3D con ABS. Se trata de un material que se ha visto favorecido por su mejor resistencia a la intemperie y a las condiciones externas en comparación con el PLA. Sin embargo, tiende a ponerse amarillo cuando se expone a demasiada luz solar. Suponemos que el equipo optó por un termoplástico asequible, con el objetivo de reducir el coste de la estación meteorológica. La impresión 3D se realizó en la Universidad de Oklahoma, usando archivos 3D de código abierto desarrollados por la iniciativa 3D-PAWS (Estación meteorológica automática impresa en 3D). Una vez que las piezas estuvieron listas y ensambladas, el experimento pudo comenzar. Desde mediados de agosto hasta mediados de abril del año siguiente, los sensores de la estación midieron con precisión la temperatura, la presión, la lluvia, los rayos ultravioleta y la humedad relativa. Durante este período el sistema experimentó fuertes lluvias, nieve y temperaturas que oscilaron entre -10 y 40°C, lo que no impidió que los análisis y el material plástico resistieran todas estas variaciones. El equipo dice que solo el anemómetro impreso en 3D, un dispositivo que mide la velocidad del viento, no llegó a funcionar bien.

A la izquierda, un sensor de índice ultravioleta impreso en 3D. El color amarillento de la pieza se debe a una exposición demasiado prolongada al sol.

Después de cinco meses, la estación comenzó a mostrar signos de debilidad. El sensor de humedad relativa se corroyó y falló, y algunas partes finalmente se deterioraron o se rompieron. La ventaja de la impresión 3D, sin embargo, es que es posible recrear la parte dañada de forma rápida y sencilla, incluso modificando su diseño si es necesario. Adam K. Theisen aclaró: “Si hablamos de reemplazar dos o tres de esos sensores impresos en 3D de bajo coste en lugar de mantener y calibrar un sensor de $1,000 al año, eso es muy rentable para el equipo”. Entonces, ¿puede la impresión 3D convertirse en el nuevo método de fabricación de nuestras estaciones meteorológicas? ¡El futuro lo dirá!

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