Ingenieros de la UW-Madison logran imprimir en 3D memorias RAM ¡en gravedad cero!

Estudiantes de ingeniería de la Universidad de Wisconsin-Madison han dado un paso gigante hacia la exploración espacial tras haber impreso con éxito en 3D Memorias de Acceso Aleatorio (RAM) en gravedad cero. Este logro, realizado en marzo de 2024, representa un avance significativo para las misiones espaciales de larga duración.

Las técnicas tradicionales de impresión 3D dependen de la gravedad para funcionar, lo que permite a la impresora depositar materiales a través de su boquilla, un método incompatible con las condiciones de gravedad cero del espacio. Para solucionar este problema, el equipo de la UW-Madison, dirigido por el profesor adjunto Hantang Qin, del Departamento de Ingeniería Industrial y de Sistemas, desarrolló un método novedoso conocido como impresión electrohidrodinámica (EHD).

Esta técnica aprovecha las fuerzas eléctricas para propulsar materiales líquidos a través de una boquilla ultrafina de solo 30 micrómetros de diámetro. A pesar de las condiciones de gravedad cero del espacio, la tensión creada por esta microboquilla impide que el material se filtre fuera de la impresora en cualquier momento fuera del proceso de impresión. Qin explica este proceso: «A esta escala tan pequeña, la tensión superficial impedirá que el líquido salga de la boquilla. Y entonces aplicamos esta fuerza eléctrica para romper la fuerza de tensión superficial».

Financiada por la NASA, esta investigación pretende desarrollar un método sólido de fabricación en el espacio de componentes electrónicos fundamentales como semiconductores, accionadores y sensores. Las capacidades de reparación a la carta eliminarían la necesidad de lanzar previamente piezas de repuesto, agilizando las misiones espaciales y abriendo nuevas posibilidades.

El equipo de investigación realizó una serie de vuelos parabólicos, reproduciendo la ingravidez del espacio mediante rápidos ascensos y descensos. En su último vuelo de prueba, los ingenieros de la UW-Madison lograron imprimir con éxito en 3D más de una docena de unidades RAM utilizando óxido de zinc, una tinta semiconductora y varias más con polidimetilsiloxano, una tinta de polímero aislante. El proceso de impresión, controlado manualmente por los miembros del equipo, Rayne Wolf y Jacob Kocemba, se validó tras el vuelo utilizando microscopios en un laboratorio improvisado, confirmando la producción de estructuras a micro y nanoescala de alta calidad.

El éxito de esta demostración marca un hito en el desarrollo de tecnologías de fabricación en el espacio. El logro del equipo de la UW-Madison facilita el camino para la producción bajo demanda de componentes electrónicos esenciales durante las misiones espaciales, mejorando la sostenibilidad y autonomía de las exploraciones espaciales de larga duración. Además, resuelve los problemas prácticos que plantea el desgaste de los equipos de los astronautas, garantizando un funcionamiento continuo y reduciendo los costes y riesgos de las misiones asociados al regreso a la Tierra para reparaciones o al envío de nuevos componentes de hardware de la Tierra al espacio.

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*Créditos de la foto de portada: University of Wisconsin-Madison