La impresión 3D en la exploración espacial: su uso crucial en la industria aeroespacial
Cómo utilizar la impresión 3D en la industria espacial
El telescopio espacial James Webb se encuentra actualmente en órbita, capturando imágenes del espacio profundo y de los propios orígenes de nuestro universo. La NASA ha anunciado recientemente la tripulación que dirigirá la próxima misión de viajar en torno a la Luna. Y el multimillonario Elon Musk continúa su búsqueda en busca de nuevas tierras para que los humanos las colonicen. No cabe duda: la exploración espacial está entrando en nuevas fronteras.
Las agencias espaciales están usando la tecnología contemporánea para actualizar sus capacidades de construcción y diseño. La primera de estas técnicas innovadoras es la impresión 3D. Aunque la impresión 3D es accesible para principiantes, también se utiliza para aplicaciones muy sofisticadas relacionadas con el espacio. En la actualidad, varias agencias espaciales están encontrando soluciones creativas mediante la tecnología de impresión 3D.
Las agencias espaciales están desarrollando estructuras de seguridad espacial impresas en 3D, satélites, propulsores, motores de cohetes, comida e incluso vestidos espaciales. Mejor aún, el desarrollo y el diseño de materiales son más rápidos, más fáciles y más accesibles mediante la tecnología de impresión 3D, lo que hace que los avances rápidos en la industria sean más probables.
En esta publicación, detallaremos cada uno de estos proyectos impresos en 3D. Exploraremos cómo se prevé que la impresión 3D ayude a las próximas misiones espaciales y descubriremos cómo lo utilizan las principales estaciones espaciales hoy.
📂 Índice de contenido
Proyectos de impresión 3D para la exploración espacial
La exploración espacial siempre ha provocado avances tecnológicos y las agencias espaciales han utilizado herramientas de vanguardia para cumplir con sus misiones. En 2014, la NASA demostró con éxito que las impresoras 3D podían funcionar en entornos de gravedad cero, liberando resultados positivos de su proyecto de fabricación en el espacio (ISM). Veamos algunos modos innovadores en los que las agencias espaciales utilizan la impresión 3D hoy en día para diseñar y construir mejores herramientas, aparatos y estructuras para más exploraciones espaciales, tanto en tierra como en órbita.
Piezas de cohetes impresas en 3D y cohetes
Varias empresas de fabricación han empezado a crear cohetes impresos en 3D, que son más ligeros que sus tradicionales homólogos. La compañía SpaceX de Elon Musk ha estado utilizando la impresión metálica 3D para fabricar piezas de cohetes de forma económica y eficiente. Este proceso simplificado, conocido como DMLS, permite a SpaceX construir cohetes reutilizables rápidamente.
Otra empresa emergente con sede en Estados Unidos llamada Relativity Space está trabajando en un proyecto titulado "Terran R". El objetivo del proyecto es crear Terran R, un cohete reutilizable totalmente creado por impresión 3D, el primero de este tipo. El cohete reutilizable podrá lanzar más de 20.000 kg a la órbita terrestre baja y se lanzará por primera vez el próximo año, en el 2024, desde Cabo Cañaveral a Florida.
Satélites impresos en 3D
Los principales actores de la industria aeroespacial, incluidos Boeing y Airbus, han empezado a utilizar la impresión 3D para fabricar piezas ligeras pero complejas para construir sus satélites. Airbus ha utilizado la impresión 3D para construir piezas de radiofrecuencia para dos de sus satélites Eurostar Neo. Mientras, en Australia, Fleet Space ha desarrollado satélites totalmente impresos en 3D. La compañía desveló que tiene previsto lanzar estos satélites impresos en 3D para flotar en el espacio junto a la constelación de Centauri.
Motores de cohetes
Para crear motores de cohetes ligeros y complejos que puedan fabricarse rápidamente, muchos fabricantes aeroespaciales están adoptando la tecnología de impresión 3D. Los ingenieros pueden desarrollar piezas impresas en 3D para motores de cohetes utilizando un polvo especial de aleación de cobre que puede soportar temperaturas extremadamente altas. La NASA utiliza técnicas de impresión 3D para crear motores a gran escala para cohetes espaciales en su proyecto de análisis rápido y tecnología de propulsión de fabricación, o RAMPT.
Pangea, una empresa con sede en España, está trabajando en la industrialización de sofisticadas herramientas de combustión impresas en 3D para motores de cohetes utilizando materiales inesperados. El motor de cohetes impreso en 3D de Pangea ha demostrado ser mucho más eficiente que las versiones tradicionalmente fabricadas.
En Australia, SPEE3D, una empresa de fabricación 3D, ha recibido una importante subvención del gobierno para desarrollar un proyecto que les permita imprimir en 3D motores de cohetes utilizando su tecnología de metal de spray en frío.
Alimentos impresos en 3D
Cómo alimentar a los astronautas es un reto logístico particular que ha molestado a los ingenieros durante décadas. Los alimentos espaciales se han reducido durante mucho tiempo a paquetes secos y deshidratados diseñados para proporcionar un valor nutricional óptimo al tiempo que mantienen la frescura y toman un peso mínimo durante los largos viajes espaciales. Ahora, la impresión 3D puede revolucionar el paisaje culinario de las expediciones espaciales.
En colaboración con la NASA, la Corporación de Investigación de Sistemas y Materiales (SMRC) es desarrollar un método avanzado de construir alimentos a partir de materias primas. Los barcos espaciales llevarían paquetes de polvo secos que contenían macronutrientes sin sabor, como almidón o proteínas. Estas materias primas se introducirían en una impresora 3D, combinándolas con ingredientes líquidos como el aceite o el agua y componentes adicionales, tales como sabores, aromas y suplementos de micronutrientes. Las formas comestibles resultantes tendrían la textura y el gusto de la comida normal de la Tierra, por lo que los astronautas incluso podrían hacer pizza espacial impresa en 3D.
La empresa israelí Aleph Farms ha propuesto otra solución innovadora. Con una impresora 3D que ofrece Bioprinting Solutions, Aleph Farms ha podido para producir una estructura de carne impresa en 3D que sabe, parece y huele como un bistec, todo a bordo de la Estación Espacial Internacional. Recogieron células bovinas de vacas en la Tierra y las enviaron al ISS para ser cultivadas. Cuando los cultivos de células de carne estaban preparados, los técnicos a bordo del ISS podrían introducirlos en la bioimpresora 3D para crear los filetes espaciales.
Trajes espaciales impresos en 3D
La compañía SpaceX de Elon Musk ha desarrollado la impresión en 3D trajes espaciales y cascos espaciales que se puede imprimir fácilmente, incluso desde una impresora 3D de escritorio doméstica. Cada uno de estos cascos y vestidos cumple con los requisitos para la exploración espacial.
Los cascos vienen equipados con válvulas, cerraduras, micrófonos y una visera protectora para el usuario. El método utilizado para fabricar estos trajes y cascos, los hace preparados para una amplia distribución en una variedad de materiales sofisticados adecuados para los viajes espaciales.
Espacios de vida impresos en 3D seguros para el espacio
La impresión 3D puede responder a cómo los humanos pueden vivir en otros planetas. Han aparecido ingenieros de la Universidad Tecnológica de Delft con una innovación única que se basará en la impresión 3D para crear estructuras planetarias habitables.
El proyecto incluye robots únicos "Zebro" que pueden comunicarse entre ellos y colaborar en tareas específicas. Los robots pueden excavar túneles debajo de la superficie de Marte u otros planetas y producir estructuras vivas subterráneas impresas en 3D. Dado que estas estructuras vivas existirán bajo la superficie del planeta, estarán más protegidas del entorno duro e inhóspito de Marte, que cambia rápidamente.
Propulsadores impresos en 3D
En 2022, el MIT creó con éxito propulsores de nanosatélites impresos en 3D alimentados por iones. En otros sitios, Agile Space Industries lo tiene colaboró con el GM1 de Astrobotic (o Griffin Mission One) para desarrollar propulsores únicos impresos en 3D para el aterrizaje lunar Griffin. Estos propulsores personalizados se llaman propulsores de control de actitud.
La NASA ha contratado el aterrizaje lunar Griffin para llevar al VIPER (Volatinas Investigating Polar Exploration Rover) para explorar el polo sur de la luna. El lanzamiento está previsto para finales de este año y debería conceder a los científicos de la NASA la capacidad de trazar la existencia de hielo en la Luna.
Casas de la Luna impresas en 3D
La vida en Marte puede que no esté lejos. A medida que la exploración del espacio profundo sigue revelando nueva información sobre la atmósfera y la viabilidad de Marte como lugar para apoyar la vida humana, los científicos e investigadores ya han empezado a desarrollar prototipos de estructuras vivas en la Luna, Marte y otros planetas.
Redwire, una empresa enfocada a construir infraestructuras sostenibles en el espacio, ha desarrollado la Redwire Regolith Print, una iniciativa para determinar si pueden crear infraestructuras lunares sostenibles. La compañía ya ha transportado suministros a la Estación Espacial Internacional para realizar experimentos de impresión 3D con rocas lunares y suelo. Si los experimentos tienen éxito, Rewire puede imprimir en 3D con materias primas lunares naturales para producir estructuras vivas a demanda, en la Luna y más en el espacio.
Otro proyecto en desarrollo, el Proyecto Olympus de ICON, está trabajando para desarrollar prototipos para un futuro sistema de construcción potencial basado completamente en métodos de impresión 3D y de construcción aditiva. Este sistema a gran escala sería, en teoría, capaz de imprimir una ciudad entera en la Luna.
La NASA ha estado promoviendo el desarrollo de hábitos lunares y planetarios, ofreciendo premios para diseños innovadores a los concursantes de la NASA Centennial 3D Printed Habitat Challenge. El ganador, AI SpaceFactory, creó el diseño Marsha, un posible modelo de la futura arquitectura espacial visionaria impresa en 3D en Marte.
Escultura de gravedad cero
Los astronautas en el espacio se enfrentan a muchos retos; innumerables horas de espera es una de ellas. Los desarrolladores del MIT han estado buscando formas para que los astronautas hagan arte durante las expediciones espaciales en atmósferas de gravedad cero.
Si bien los ingenieros han experimentado anteriormente con la creación de marcas 2D, como la pintura, en entornos de gravedad cero, los investigadores del MIT están trabajando actualmente en Space/Craft, un proyecto que les hace desarrollar formas para que los astronautas hagan esculturas en 3D en el espacio.
El proceso consiste en utilizar una pistola de cola caliente para realizar dibujos en 3D en entornos de gravedad cero. Estos dibujos impresos en 3D pueden darse forma para crear formas escultóricas específicas, proporcionando entretenimiento a los astronautas durante las largas horas en órbita. Los ingenieros del MIT también están desarrollando estas tecnologías teniendo en cuenta a los futuros pioneros espaciales en asentamientos humanos multiplanetarios.
El futuro de la impresión 3D y la exploración espacial
Actualmente, las agencias espaciales están desarrollando y probando la viabilidad de la impresión 3D en aún más contextos de exploración espacial, lo que podría tener grandes implicaciones para la exploración espacial en general. Aquí están algunas posibilidades de cómo la tecnología de impresión 3D puede afectar al campo de la exploración espacial en el futuro.
1. La impresión 3D podría hacer que la exploración espacial sea más asequible
La NASA ha sido un ferviente defensor de la tecnología de impresión 3D temprana y del desarrollo por diversas razones. La impresión 3D moderna permite a los fabricantes aeroespaciales crear piezas muy especificadas y complicadas de forma más rápida, eficiente y sencilla a una fracción del coste.
Las piezas impresas en 3D pueden fabricarse con una amplia gama de materiales, incluidos materiales mucho más ligeros que los que se utilizan tradicionalmente en los procesos de fabricación. Los ingenieros de la NASA pueden renderizar digitalmente diseños complicados que serían muy largos y costosos de producir con métodos tradicionales.
La tecnología de impresión 3D permite a los ingenieros producir de forma económica objetos a gran escala, muy ligeros y flexibles hechos de materiales a prueba de espacio que sean suficientemente fuertes para viajar planetarios. Cada objeto puede imprimirse bajo demanda, con diseños complejos de piezas singulares que no cuestan más que los sencillos. Por tanto, la impresión 3D industrial es muy deseable para los ingenieros y diseñadores de las agencias espaciales, que pueden utilizar una amplia libertad de diseño, costes bajos y volúmenes de producción bajos a la vez que producen formas y estructuras complejas.
2. La impresión 3D se puede utilizar para soluciones sanitarias en el espacio remoto
La Agencia Espacial Europea (ESA) está llevando a cabo experimentos en la Estación Espacial Internacional para probar la eficacia que puede ser la bioimpresión para apoyar la asistencia sanitaria de los viajeros espaciales. Los experimentos de la ESA están dirigidos por un equipo de Wake Forest, que ganó un reto de la NASA para utilizar la tecnología de impresión 3D para producir tejidos de hígado humano cultivados en el laboratorio.
Dado que la exploración espacial suele ser una atmósfera aislada donde los astronautas no tienen acceso a la asistencia sanitaria, existen limitaciones naturales sobre cuánto tiempo puede ser el viaje de un astronauta. Los experimentos de la ESA con bioimpresión 3D pueden hacer posible que los astronautas en expediciones a largo plazo reciban asistencia sanitaria a distancia. Y pueden abrir el camino para futuras soluciones sanitarias en los asentamientos planetarios o lunares.
La impresión 3D presenta posibilidades potentes al combinarse con otras tecnologías de vanguardia. La IA y el aprendizaje automático, por ejemplo, están revolucionando la sanidad y otros sectores, con el mercado global del aprendizaje automático alcanzar los 209.910 millones de dólares para 2029. Combinado con la creciente sofisticación de las herramientas de aprendizaje automático, las impresoras 3D pueden utilizarse para crear soluciones sanitarias remotas para los astronautas en órbita y para los futuros colonos de hábitats vivos en otros planetas.
3. La impresión 3D puede apoyar la colonización planetaria
Cuando se trata de expansión planetaria, la impresión 3D es una de las herramientas clave que puede ayudar a la sociedad humana a avanzar hacia una vida sostenible en otros planetas. La exploración espacial de Marte y otros planetas potencialmente habitables cuenta con la ayuda de la tecnología de impresión 3D. El Mars Perseverance Rover de la NASA, que actualmente está explorando el planeta rojo, buscando signos de formas de vida primordiales, se construyó con un total de once piezas impresas en 3D. La sofisticada tecnología de impresión permitió a los ingenieros crear detalles muy ligeros y de alta precisión que se prestan para explorar ese entorno único.
En el momento en que los exploradores espaciales determinan que Marte, la Luna u otro planeta es un lugar factible para los asentamientos humanos, la impresión 3D será la forma más viable de construir estas estructuras físicas. Los desarrolladores espaciales probablemente enviarán máquinas de antemano preparar las bases planetarias para la vivienda humana. Estas máquinas estarán equipadas con impresoras 3D que pueden construir arquitectura espacial in situ, esté donde esté el sitio.
Otra colaboración entre la NASA y las empresas de diseño ICON y Big-Bjarke Ingels Group presenta una simulación realista de una estructura viva humana impresa en 3D en Marte. Este proyecto de diseño visionario, llamado "Mars Dune Alpha", pretende transportar la estructura a Marte para proporcionar refugio a los astronautas durante largas misiones de exploración espacial.
El mejor software de impresión 3D para preparar modelos 3D
Existen muchos programas de impresión 3D disponibles. Uno de los mejores programas de modelado 3D que hay es SelfCAD. SelfCAD es un software de impresión 3D potente e intuitivo que ofrece un conjunto de herramientas para crear modelos 3D. Tiene una interfaz sencilla y fácil de utilizar que la hace apta para usuarios principiantes y experimentados. La navegación por el espacio de trabajo es más fácil y utiliza un estándar utilizado en varios programas CAD. El siguiente vídeo muestra cómo puede navegar fácilmente por el espacio de trabajo 3D.
También puede combinar varias herramientas del software para crear herramientas interesantes. Puedes ver el siguiente vídeo para saber cómo combinar herramientas artísticas y técnicas como dibujar y dibujar para crear un modelo interesante en SelfCAD.
También cuenta con una amplia gama de funciones que le hacen extremadamente versátil y potente. Por ejemplo, tiene un conjunto robusto de herramientas para esculpir, modelar y renderizar modelos 3D y un potente software de corte online para preparar sus diseños para la impresión 3D. El cortador de SelfCAD es fácil de utilizar y puede aplicar varios parámetros como la llenado, la altura de la capa, los soportes y la velocidad de impresión. Después de realizar el corte en 3D, puede exportar el código G a su impresora 3D o al servicio de impresión 3D directamente desde el software.
SelfCAD también incluye muchas formas 3D que los usuarios pueden modificar para formar el modelo 3D que le gustaría. Por ejemplo, el siguiente vídeo muestra cómo transformar y modificar objetos 3D para formar su modelo específico.
Pensamientos finales
Con tantas aplicaciones interesantes, la impresión 3D está en camino de convertirse en una parte indispensable e intrínseca de la industria espacial. Existe una amplia gama de capacidades de impresión en 3D, desde la impresión 3D en órbita hasta la creación de estructuras vivas a prueba de espacio en la Luna u otros planetas. Las agencias espaciales pueden utilizar la impresión 3D para diseñar nuevos equipos revolucionarios para los astronautas, incluidos alimentos y ropa, y para diseñar y construir satélites y cohetes de bajo coste. Aparentemente, las posibilidades creativas que la impresión 3D puede ofrecer para favorecer el campo de la exploración espacial no tienen fin.
Le agradecemos que se haya tomado el tiempo de leer el artículo y esperamos que haya encontrado la información que estaba buscando. Le animamos a comentar cualquier duda o sugerencia, ¡gracias!€
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