La impresión 3D en el espacio posibilita el futuro de los viajes espaciales humanos y la colonización interplanetaria. Ya juega un papel crucial en hacer posible la producción de satélites de bajo costo y más ligeros. Además, puede ser uno de los elementos críticos que ayudarán a la industria espacial comercial a madurar. La idea de construir instalaciones y otros asentamientos se vuelve concebible, incluso sin tener que tomar materiales prefabricados costosos y voluminosos de la Tierra.
Desafíos de los vuelos espaciales de larga duración
Enviar toneladas de repuestos para futuras misiones a la Luna y Marte no es práctico. No puede enviar 7,000 libras de repuestos a la estación anualmente, almacenar otras 29,000 libras de repuestos de hardware para vuelos espaciales a bordo de la estación y mantener otras 39,000 en espera, listas para volar si es necesario. Esto solo funciona para naves espaciales que orbitan a 250 millas sobre el planeta.
Los astronautas deberían poder fabricar sus propias piezas espaciales, herramientas y otros elementos esenciales durante los viajes largos. La fabricación en el espacio o ISM con tecnología 3D podría ayudar a adaptarse a sus necesidades rutinarias, así como a sus requisitos imprevistos. Podría ser la respuesta para ayudarlos a adaptarse rápidamente.
En el Marshall Space Flight Center (MSFC) de la NASA, el proyecto ISM envió la primera impresora 3D a la estación espacial en 2014. Usó un proceso de fabricación de filamentos fusionados (FFF) que alimenta un hilo de plástico continuo en una bandeja a través de una extrusora calentada. La impresión 3D en la investigación Zero-G reveló que la microgravedad no afecta la operación, allanando el camino a nuevos sistemas logísticos para vuelos espaciales de larga duración.
Otro desafío es la inspección en órbita de piezas fabricadas en el espacio. La pieza fabricada debe ser capaz de cumplir con los requisitos para su uso previsto. Pero, en última instancia, el proyecto ISM permite que las misiones espaciales sean independientes de la Tierra. Hace posible la fabricación en el espacio y libera todo el espacio utilizado inicialmente para almacenar piezas de repuesto.
Creación de piezas de repuesto desde cero
La impresión 3D le permite almacenar piezas de repuesto de forma virtual y producirlas en el punto de necesidad. El inventario digital libera espacio en un almacén y facilita la producción y sustitución de componentes. Cuando se necesita una pieza en particular, puede encontrarla en su inventario y enviar el diseño a una impresora 3D. Luego, podrás tenerlo listo en unas pocas horas.
La tecnología de fabricación digital también reduce los costos de almacenamiento y mejora el servicio. Con menos costos fijos, demuestra que la impresión 3D es más rentable para la producción de bajo volumen.
¿En qué se diferencia de la impresión en la Tierra?
La impresión 3D en el espacio no es tan diferente de la impresión 3D en la Tierra. El objetivo final es el mismo: construir cosas en tiempo real para satisfacer las necesidades de los usuarios. La principal diferencia es que, en el espacio, no hay gravedad para mantener las cosas en su lugar. Tendrías que confiar en otras fuerzas. Tampoco hay convección natural como corrientes de aire para ayudar con el enfriamiento. El control térmico en el sistema de impresión 3D es necesario para mantener calientes las partes calientes y frías las frías.
¿Existe una impresión 3D en el espacio que esté funcionando?
Sí. Actualmente, la máquina de impresión 3D en el espacio es del tamaño de un microondas. Pero, el tamaño de la impresora depende de la cantidad de espacio disponible y del objeto a imprimir. Algunas impresoras pueden hacer estructuras más grandes que ellas mismas. Algunos incluso pueden operar fuera de la Estación Espacial Internacional en el vacío del espacio.
Objetos impresos en el espacio
Las impresoras 3D en el espacio habían creado varios tipos de cosas, como trinquetes que ajustan cosas, cubiertas de radiación para diferentes experimentos y obras de arte diseñadas por estudiantes. Actualmente, hay tres materiales en la estación espacial. Uno es el acrilonitrilo butadieno estireno (ABS), un material de impresión 3D típico que se usa en la Tierra. El otro es el polietileno de alta densidad (HDPE), que es un plástico apto para alimentos y más flexible que el ABS.
Finalmente, la polieterimida/policarbonato (PEI/PC) es un polímero de grado aeroespacial que produce materiales más robustos y resistentes al calor. Este material puede mantener la fuerza en un entorno de vacío y baja temperatura en el espacio.
El primer objeto impreso en 3D en el espacio es una llave de trinquete. En 2014, el comandante Barry Wilmore necesitaba uno pero no puede volver a casa. Así que llamó a Mike Chen de Made in Space, quien escribió algunas líneas de código en su oficina y las envió a la estación espacial. El 3D impreso rápidamente hizo una copia.
¿Se pueden imprimir piezas de metal en el espacio?
Por supuesto. Las impresoras 3D pueden fabricar piezas de metal en el espacio. Algunas empresas aquí en la Tierra ya lo están utilizando para construir componentes para todo. No pasará mucho tiempo para que las aplicaciones cósmicas ganen terreno.
El impulso para fabricar piezas de metal en el espacio proviene de innovadores como Elon Musk y Jeff Bezos. Tienen la intención de hacer que los viajes extraterrestres sean menos costosos impulsando una economía emergente para dar servicio a la industria. La empresa Made in Space tiene como objetivo fabricar productos de aluminio listos para usar, así como acero y titanio.
La impresión de piezas de metal tiene sentido debido a los desafíos de enviar personas y materiales al espacio. Actualmente, las impresoras 3D en el espacio se operan desde tierra. Los pedidos de impresión se envían digitalmente. El equipo solo participa en la eliminación de las piezas de la cama de impresión cuando se completa la impresión.
Qué sigue para la impresión 3D en el espacio
Vivimos en la era en la que o innovamos o nos desvanecemos. La escena 3D se está volviendo más competitiva que nunca. Pero, sin duda, este es un momento apasionante para la impresión 3D. La industria sigue avanzando hacia la automatización y la tecnología 3D se está convirtiendo cada vez más en parte de un sistema de fabricación más completo.
- La impresión 3D en metal seguirá madurando. La impresión 3D en metal sigue siendo uno de los segmentos de la tecnología 3D de más rápido crecimiento, y apenas hemos tocado su superficie. Su potencial real aún no se ha realizado por completo. Pronto podremos validar las piezas para el control de calidad a fin de garantizar un proceso más amplio, rápido y confiable.
- Mejora de la innovación material. En un futuro inminente, no hay duda de que el ritmo de la innovación material se acelerará. A medida que el mercado madure, los fabricantes seguirán presionando a los OEM para que obtengan nuevos materiales que se adapten a aplicaciones que nunca antes se creyeron posibles.
- Construcción de naves espaciales. Al igual que los aviones, las naves espaciales requieren componentes altamente especializados. La impresión 3D reducirá el costo de fabricación de las piezas y hará posibles las innovaciones. También te otorgará una alta adaptabilidad a circunstancias inesperadas, exactamente lo que necesitas en lugares remotos del sistema solar.
- Aumento de la producción de piezas impresas aeroespaciales. Las innovaciones y colaboraciones de impresión 3D seguirán impulsando la industria. Más resultados para la industria aeroespacial generarán soluciones a problemas que de otro modo serían inalcanzables sin la fabricación aditiva. Estas soluciones serán de gran volumen, gran escala y piezas grandes a medida que la industria exija más.
- Gran fuerza transformadora. Al final de la década, la impresión 3D definirá y transformará el hábitat y la movilidad en la Tierra y el espacio. La NASA ya está utilizando una impresora 3D para desarrollar y probar un vehículo espacial. Producirán geometrías más complejas, allanando el camino para la rápida reproducción de piezas existentes y el rediseño de nuevas soluciones.
Para ir finalizando
La impresión 3D nos brinda un sinfín de posibilidades para productos fabricados en el espacio. La forma en que van las cosas es bastante impresionante. Allanó el camino para nuevos sistemas logísticos, haciendo más cómodos los vuelos espaciales de larga duración. Los astronautas ya no tienen que transportar toneladas y toneladas de piezas de repuesto porque la fabricación en el espacio libera almacenamiento. También pueden crear piezas de repuesto desde cero en el momento en que se necesiten. Además, están listos en unas pocas horas.
Actualmente, las impresoras 3D en el espacio se operan desde tierra. En breve, esperamos avances revolucionarios que harán de la tecnología una importante fuerza transformadora en el sistema solar. A medida que la industria continúa moviéndose hacia la automatización, los fabricantes podrán imprimir utilizando diferentes tipos de materiales, disminuyendo los costos y reduciendo los plazos de entrega.
Advertencia; Las impresoras 3D nunca deben dejarse desatendidas. Pueden representar un peligro de seguridad contra incendios.