{"id":67088,"date":"2023-05-29T00:02:42","date_gmt":"2023-05-28T22:02:42","guid":{"rendered":"https:\/\/www.3dnatives.com\/es\/?p=67088"},"modified":"2023-05-26T12:41:11","modified_gmt":"2023-05-26T10:41:11","slug":"impresion-3d-exploracion-espacial-290520232","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.3dnatives.com\/es\/impresion-3d-exploracion-espacial-290520232\/","title":{"rendered":"\u00bfCu\u00e1l es el papel de la impresi\u00f3n 3D en la exploraci\u00f3n espacial?"},"content":{"rendered":"

Desde el siglo XX, la exploraci\u00f3n espacial<\/a> siempre ha estado en el ADN de la humanidad, buscando comprender lo que ocurre fuera del planeta Tierra. Grandes organizaciones como la NASA y la Agencia Espacial Europea (ESA) son clave en la conquista del espacio. Y la impresi\u00f3n 3D tambi\u00e9n juega un papel importante. Gracias a la impresi\u00f3n 3D, ahora es posible crear piezas complejas r\u00e1pidamente y a bajo coste. Este m\u00e9todo de fabricaci\u00f3n ha permitido un gran n\u00famero de aplicaciones, como sat\u00e9lites, trajes espaciales, piezas para cohetes, etc. Seg\u00fan SmarTech, se espera que el valor de mercado de la fabricaci\u00f3n aditiva en la industria espacial privada alcance los 2.100 millones de euros en 2026<\/strong>. La pregunta que podemos hacernos ahora es: \u00bfc\u00f3mo podr\u00eda la impresi\u00f3n 3D permitirnos ocupar un lugar en el espacio?<\/span><\/p>\n

En sus inicios, la fabricaci\u00f3n aditiva se utilizaba para aplicaciones de prototipado r\u00e1pido y utillaje. Pero con el paso de los a\u00f1os y la democratizaci\u00f3n de la tecnolog\u00eda, el proceso acab\u00f3 utiliz\u00e1ndose para piezas de uso final. Con el desarrollo de la impresi\u00f3n 3D de metal, en particular la fusi\u00f3n l\u00e1ser por lecho de polvo<\/a> (L-PBF), la impresi\u00f3n 3D en el sector aeroespacial empez\u00f3 a desarrollarse a finales de la d\u00e9cada de 1990. Esta t\u00e9cnica permite utilizar una gran variedad de metales, con propiedades avanzadas y gran resistencia a las condiciones extremas del espacio. Tambi\u00e9n se utilizan otras tecnolog\u00edas de impresi\u00f3n 3D para fabricar piezas de uso final. Por ejemplo, la deposici\u00f3n de energ\u00eda directa<\/a> (DED) se utiliza para reparar o fabricar componentes en la industria aeroespacial. Los procesos de inyecci\u00f3n aglutinante y extrusi\u00f3n tambi\u00e9n son soluciones muy recurrentes. De hecho, en las \u00faltimas d\u00e9cadas han surgido nuevos modelos de negocio y empresas que se basan en la fabricaci\u00f3n de impresoras 3D para dise\u00f1ar piezas aeroespaciales, modelando su negocio en torno a las tecnolog\u00edas 3D. Entre ellas, podemos mencionar Made in Space, una empresa estadounidense, o Relativity Space.<\/span><\/p>\n

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Relativity Space desarrolla impresoras 3D para el sector aeroespacial. (Cr\u00e9ditos: Relativity Space)<\/p><\/div>\n

Las tecnolog\u00edas 3D en el sector aeroespacial<\/h3>\n

Veamos ahora con m\u00e1s detalle las diferentes tecnolog\u00edas de impresi\u00f3n 3D utilizadas en el sector aeroespacial. En primer lugar, cabe se\u00f1alar que la fabricaci\u00f3n aditiva de metal es la m\u00e1s extendida en el sector, y m\u00e1s concretamente la fusi\u00f3n por l\u00e1ser en un lecho de polvo. Este proceso consiste en utilizar una fuente de energ\u00eda l\u00e1ser para fusionar polvos met\u00e1licos depositados capa por capa. Es un m\u00e9todo especialmente \u00fatil para la producci\u00f3n de piezas peque\u00f1as, complejas, detalladas y personalizadas. Por otro lado, los fabricantes del sector aeroespacial pueden beneficiarse de la tecnolog\u00eda DED. Consiste en depositar un hilo o polvo met\u00e1lico al tiempo que se funde y se utiliza principalmente para la reparaci\u00f3n, el revestimiento o la producci\u00f3n de piezas met\u00e1licas personalizadas y, en casos excepcionales, de piezas cer\u00e1micas.<\/span><\/p>

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Por otro lado, tambi\u00e9n podemos encontrar la tecnolog\u00eda de inyecci\u00f3n aglutinante<\/a>. A pesar de sus ventajas en t\u00e9rminos de velocidad de producci\u00f3n y bajo coste, no permite la creaci\u00f3n de piezas con elevadas propiedades mec\u00e1nicas. Por tanto, requiere pasos de refuerzo posteriores al proceso que alarguen la vida \u00fatil del producto final. Tambi\u00e9n est\u00e1 la tecnolog\u00eda de extrusi\u00f3n, que puede ser eficaz en esta industria. Sin embargo, no todos los pol\u00edmeros son adecuados para su uso en el sector espacial. Los pl\u00e1sticos de alto rendimiento, como el PEEK<\/a>, pueden sustituir a algunas piezas met\u00e1licas debido a su resistencia. No obstante, aunque este proceso de impresi\u00f3n 3D sigue siendo el menos com\u00fan, puede ser una baza importante para la exploraci\u00f3n espacial con el uso de nuevos materiales.<\/span><\/p>\n

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La fusi\u00f3n l\u00e1ser por lecho de polvo es un proceso muy extendido en la impresi\u00f3n 3D aeroespacial. (Cr\u00e9ditos: DMG Mori)<\/p><\/div>\n

El potencial de los materiales<\/h3>\n

El uso de la impresi\u00f3n 3D en el sector aeroespacial permite explorar nuevos materiales y proponer alternativas que podr\u00edan revolucionar el mercado. Los metales m\u00e1s comunes son el titanio, el aluminio o el inconel, pero un material que podr\u00eda destacar en los pr\u00f3ximos a\u00f1os es el regolito lunar. Se trata de una especie de polvo que cubre la Luna. La Agencia Espacial Europea (ESA) ha demostrado las ventajas de este material cuando se combina con la impresi\u00f3n 3D. Advenit Makaya, ingeniero de fabricaci\u00f3n avanzada de la ESA, explica: \u201cEl regolito lunar es como el hormig\u00f3n. Es arena compuesta principalmente de silicio, algunos elementos qu\u00edmicos como hierro, magnesio o aluminio. Tambi\u00e9n est\u00e1 compuesto de ox\u00edgeno\u201d. En 2018, desvel\u00f3 los resultados de sus primeras impresiones con un simulante de regolito lunar. Este \u00faltimo imita las propiedades del polvo lunar real.<\/p>\n

En colaboraci\u00f3n con Lithoz, la ESA ha fabricado peque\u00f1as piezas funcionales, como tornillos y engranajes. \u201cLa mayor\u00eda de los procesos en los que estamos trabajando para desarrollar la fabricaci\u00f3n a partir del regolito lunar utilizan procesos que implican calor\u201d, a\u00f1ade Advenit Makaya. \u201cPor tanto, este material es compatible con tecnolog\u00edas como SLS. Las soluciones de impresi\u00f3n 3D por inyecci\u00f3n aglutinante tambi\u00e9n son compatibles con este tipo de material. Tambi\u00e9n trabajamos con la tecnolog\u00eda D-Shape. El objetivo con esta empresa asociada es mezclar cloruro de magnesio con el material para que se combine con el \u00f3xido de magnesio del simulante y cree una pieza s\u00f3lida\u201d.<\/p>\n

En cuanto a sus caracter\u00edsticas, este material lunar permitir\u00eda una resoluci\u00f3n de impresi\u00f3n m\u00e1s fina. Seg\u00fan la ESA, este material tendr\u00eda la capacidad de producir piezas con el m\u00e1ximo nivel de precisi\u00f3n. Este detalle ser\u00eda una baza importante para ampliar el abanico de aplicaciones y, en el futuro, fabricar componentes aptos para bases lunares.<\/p>\n

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El regolito lunar puede encontrarse en cualquier parte de la Luna. (Cr\u00e9ditos: TriasRnD)<\/p><\/div>\n

Tambi\u00e9n est\u00e1 el regolito marciano, el polvo que se encuentra en Marte. Y aunque las agencias espaciales internacionales a\u00fan no han obtenido esta sustancia, el material sigue presente en algunos proyectos aeroespaciales. Los investigadores est\u00e1n utilizando un simulante de dicho regolito y combin\u00e1ndolo con una aleaci\u00f3n de titanio con la esperanza de fabricar herramientas o piezas para cohetes. Los resultados sugieren que el material ofrece mayor resistencia y puede proteger los equipos de la oxidaci\u00f3n y los da\u00f1os causados por la radiaci\u00f3n. No hay grandes diferencias entre ambos materiales, pero el regolito lunar es el material m\u00e1s probado. Adem\u00e1s, su ubicaci\u00f3n permite fabricar piezas directamente in situ. Este detalle evita la necesidad de introducir materia prima terrestre en los cohetes. Esta sustancia tambi\u00e9n representa una fuente inagotable de materiales, con lo que se evita la escasez.<\/span><\/p>\n

Las aplicaciones de la impresi\u00f3n 3D en la exploraci\u00f3n espacial<\/h3>\n

Dependiendo de la tecnolog\u00eda 3D utilizada, las aplicaciones pueden variar. En efecto, el proceso L-PBF permite crear piezas detalladas en peque\u00f1as series, como sistemas de utillaje o piezas de recambio para el espacio. Launcher, una startup con sede en California, utiliz\u00f3 la tecnolog\u00eda de impresi\u00f3n 3D de metal Sapphire de Velo3D para mejorar su motor de cohete E-2 Liquid. El proceso del fabricante se utiliz\u00f3 para crear la turbina inductora. En concreto, la turbina y el inductor se imprimieron en 3D por separado y, a continuaci\u00f3n, se ensamblaron las piezas. Este componente es esencial porque acelera e impulsa el LOX (ox\u00edgeno l\u00edquido) hacia la c\u00e1mara de combusti\u00f3n. As\u00ed, esta pieza proporciona m\u00e1s flujo de fluido y m\u00e1s empuje al cohete.<\/span><\/p>\n

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Velo3D contribuy\u00f3 a la fabricaci\u00f3n del motor E-2 Liquid con tecnolog\u00eda PBF. (Cr\u00e9ditos: Launcher)<\/p><\/div>\n

La fabricaci\u00f3n aditiva tambi\u00e9n puede utilizarse para producir estructuras a gran escala, como h\u00e9lices y tanques. Relativity Space lo ha demostrado utilizando su soluci\u00f3n Stargate para producir el Terran 1, un cohete impreso en 3D casi por completo. Entre dichas piezas encontramos el dep\u00f3sito de combustible, que mide varios metros. La estructura del cohete tambi\u00e9n se desarroll\u00f3 utilizando el proceso Stargate de Relativity Space. El Terran 1 despeg\u00f3 el 23 de marzo de 2023, una primicia para el sector que demuestra la eficacia y fiabilidad del proceso de fabricaci\u00f3n aditiva.<\/span><\/p>\n

Por \u00faltimo, la impresi\u00f3n 3D por extrusi\u00f3n<\/a> permite utilizar materiales de alto rendimiento, como el PEEK, para crear piezas. Este termopl\u00e1stico ya se est\u00e1 probando en el espacio. Se han colocado componentes impresos en 3D con este material en el rover Rashid. Este veh\u00edculo se integr\u00f3 a su vez en un cohete Falcon 9 como parte de la misi\u00f3n Emirates Lunar. El objetivo era probar la resistencia del PEEK a las condiciones extremas de la Luna. Podr\u00eda ser as\u00ed una alternativa para sustituir piezas met\u00e1licas en caso de rotura de \u00e9stas o de escasez de materiales. Este termopl\u00e1stico de alto rendimiento tambi\u00e9n permite aligerar el peso de los componentes, una ventaja muy valiosa para la exploraci\u00f3n extraterrestre.<\/span><\/p>\n

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La impresi\u00f3n 3D puede utilizarse para crear muchas piezas en la industria aeroespacial.<\/p><\/div>\n

Ventajas de la fabricaci\u00f3n aditiva en este campo<\/h3>\n

La impresi\u00f3n 3D es una tecnolog\u00eda atractiva que no tiene nada que envidiar a otras t\u00e9cnicas de construcci\u00f3n tradicionales, sobre todo en lo que respecta al acabado final de las piezas. <\/span>\u201cLa tecnolog\u00eda hace que las piezas sean m\u00e1s ligeras\u201d<\/span><\/i>, afirma Johannes Homa, director general de Lithoz, fabricante austriaco de impresoras 3D. <\/span>\u201cGracias a la libertad de dise\u00f1o, los componentes son m\u00e1s eficientes y requieren menos recursos. Por supuesto, esto influye positivamente en el impacto medioambiental de la producci\u00f3n de piezas\u201d<\/span><\/i>, a\u00f1ade. Relativity Space ha demostrado que la impresi\u00f3n 3D puede reducir el n\u00famero de componentes necesarios para fabricar una nave espacial. En el caso del cohete Terran 1, se ahorraron 100 piezas gracias a la fabricaci\u00f3n aditiva. Adem\u00e1s, esta tecnolog\u00eda ofrece una gran ventaja en t\u00e9rminos de velocidad de producci\u00f3n. El cohete de Relativity Space se complet\u00f3 en menos de 60 d\u00edas. En comparaci\u00f3n, construir otro cohete de la forma tradicional puede llevar varios a\u00f1os.<\/span><\/p>\n

En cuanto a la gesti\u00f3n de recursos, la impresi\u00f3n 3D permite, por definici\u00f3n, ahorrar materiales y, en algunos casos, reciclar residuos. Por \u00faltimo, la fabricaci\u00f3n aditiva ser\u00eda una baza enorme para aligerar los cohetes durante el despegue. En efecto, se trata de aprovechar al m\u00e1ximo los materiales locales, en este caso el regolito, y de minimizar el transporte de material en la nave espacial. As\u00ed, s\u00f3lo ser\u00e1 posible transportar la impresora 3D, que podr\u00e1 crear todo in situ una vez finalizado el viaje.<\/span><\/p>\n

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Made in Space ya ha enviado una de sus impresoras 3D al espacio para realizar pruebas. (Cr\u00e9ditos: Made in Space)<\/p><\/div>\n

Los l\u00edmites de la impresi\u00f3n 3D en el espacio<\/h3>\n

A pesar de los beneficios que puede aportar la impresi\u00f3n 3D, la tecnolog\u00eda es todav\u00eda nueva y puede tener limitaciones. <\/span>\u201cEl problema actual de la fabricaci\u00f3n aditiva en el sector aeroespacial es c\u00f3mo controlar el proceso y c\u00f3mo validarlo\u201d<\/span><\/i>, afirma Advenit Makaya. <\/span><\/p>\n

Por un lado, en la Tierra, los fabricantes del sector tienen acceso a laboratorios donde cada pieza puede someterse a pruebas de microestructura, resistencia y fiabilidad antes de ser validada. Este proceso se denomina NDI, o inspecci\u00f3n no destructiva. Adem\u00e1s de aumentar el tiempo necesario para validar la pieza, tambi\u00e9n resulta muy caro. Por tanto, el objetivo final es limitar estas pruebas para reducir los precios. En ello trabaja actualmente la NASA. La agencia espacial acaba de inaugurar un centro dedicado a la comprensi\u00f3n y la certificaci\u00f3n r\u00e1pida de piezas met\u00e1licas creadas mediante fabricaci\u00f3n aditiva. El objetivo del centro es mejorar los modelos inform\u00e1ticos de los productos utilizando gemelos digitales para ayudar a los ingenieros a comprender las capacidades y limitaciones de las piezas. En concreto, los ingenieros podr\u00e1n ver cu\u00e1nta tensi\u00f3n pueden soportar las piezas antes de romperse. As\u00ed, se espera que el centro ayude a promover el uso de la impresi\u00f3n 3D en el sector aeroespacial. Esto le permitir\u00e1 competir mejor con las t\u00e9cnicas tradicionales que fabrican piezas para esta industria.<\/span><\/p>\n

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Las piezas se someten a pruebas exhaustivas de fiabilidad y resistencia. (Cr\u00e9ditos: Creaform)<\/p><\/div>\n

En cambio, si la fabricaci\u00f3n se realiza en el espacio, el proceso de verificaci\u00f3n es diferente. Advenit Makaya, de la ESA, explica: <\/span>\u201cExiste una t\u00e9cnica que consiste en analizar la pieza mientras se imprime\u201d<\/span><\/i>. Este proceso, dice, mostrar\u00eda qu\u00e9 producto impreso ser\u00eda adecuado y cu\u00e1l no ser\u00eda utilizable. Adem\u00e1s, existe un sistema de autocorrecci\u00f3n para las impresoras 3D que se utilizan en el espacio. Esta soluci\u00f3n se est\u00e1 probando en m\u00e1quinas de metal. En concreto, la m\u00e1quina ser\u00eda capaz de determinar en qu\u00e9 punto del proceso de fabricaci\u00f3n existe riesgo de error. A continuaci\u00f3n, podr\u00eda modificar autom\u00e1ticamente sus par\u00e1metros para corregir los posibles defectos de la pieza para mejorar su fiabilidad en el espacio. Por \u00faltimo, para validar una soluci\u00f3n impresa en 3D, existen normas elaboradas por la NASA y la ESA. Representan una lista de pruebas que deben realizarse en la pieza para determinar si el producto final es fiable. Tienen en cuenta la tecnolog\u00eda de fusi\u00f3n por lecho de polvo, y se est\u00e1n actualizando para otros procesos. Sin embargo, la mayor\u00eda de los principales actores de la industria de materiales tambi\u00e9n ofrecen este tipo de trazabilidad, como Arkema, BASF, Dupont y Sabic, entre otros.<\/span><\/p>\n

\u00bfSer\u00e1 posible vivir en el espacio?<\/h3>\n

Con la impresi\u00f3n 3D, muchos proyectos en la Tierra han demostrado que es posible construir viviendas. Con los avances del sector, ahora podemos preguntarnos si, en un futuro pr\u00f3ximo o lejano, este proceso podr\u00eda permitirnos vivir en el espacio. Por el momento, la idea de vivir en el espacio no es real. Sin embargo, la construcci\u00f3n de viviendas, especialmente en la Luna, ser\u00eda beneficiosa para los astronautas que realizan misiones espaciales. De hecho, el objetivo de agencias espaciales como la ESA es construir c\u00fapulas a partir del regolito lunar. <\/span>\u201cCon este material, podemos construir muros como el proceso de extrusi\u00f3n del hormig\u00f3n en la Tierra. Tambi\u00e9n podemos crearlas en forma de ladrillos que se ensamblar\u00e1n. La idea es tambi\u00e9n proteger a los astronautas de la radiaci\u00f3n\u201d<\/span><\/i>, explica Advenit Makaya.<\/span><\/p>\n

Tambi\u00e9n es importante se\u00f1alar que el regolito lunar est\u00e1 compuesto por un 60% de metal y un 40% de ox\u00edgeno. Por tanto, este material es esencial para la supervivencia de los astronautas, ya que es una fuente inagotable de ox\u00edgeno si se extrae de \u00e9l. La NASA tiene toda la intenci\u00f3n de crear hogares en la Luna. De hecho, ha concedido 57,2 millones de d\u00f3lares a ICON<\/a> para desarrollar un sistema de impresi\u00f3n 3D destinado a la construcci\u00f3n de la superficie lunar.\u00a0 En cuanto a la vida en Marte, habr\u00e1 que probarlo con Mars Dune Alpha, el primer hogar marciano de la agencia espacial. Se ha colaborado con ICON en el desarrollo de este hogar, que se ha instalado en su centro espacial de Houston (Texas). El objetivo es alojar en esta casa a varios voluntarios durante un a\u00f1o. Se enfrentar\u00e1n a las mismas condiciones que en el Planeta Rojo para que la experiencia sea a\u00fan m\u00e1s real. En \u00faltima instancia, esta prueba servir\u00eda para determinar si es posible vivir en Marte. Dentro de varias d\u00e9cadas, deber\u00edamos ser capaces de construir estructuras impresas en 3D directamente en la Luna, lo que supondr\u00eda un peque\u00f1o paso para los humanos, pero un gran paso para la conquista del espacio.<\/span><\/p>\n

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Las viviendas 3D permitir\u00e1n vivir en el espacio en un futuro lejano. (Cr\u00e9ditos: ICON)<\/p><\/div>\n

\u00bfQu\u00e9 piensas del uso de la impresi\u00f3n 3D en la exploraci\u00f3n espacial? Deja tus comentarios en nuestras redes sociales: Facebook<\/a>, Twitter<\/a>, Youtube<\/a> y RSS<\/a>. Sigue toda la informaci\u00f3n sobre impresi\u00f3n 3D en nuestra Newsletter semanal<\/a>.<\/p>\n

*Cr\u00e9ditos foto de portada: SEArch+<\/em><\/p>\n

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