10 formas en que la Impresión 3D podría cambiar los viajes espaciales

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Ya tenemos la primera Impresora 3D en el espacio, y hasta el primer producto impreso en el espacio. Hoy ya tenemos en claro, que si queremos viajar lejos, es necesario disponer de una máquina o un dispositivo que nos permita fabricar directamente en el espacio.

La Agencia Espacial Europea comprende entonces que las impresoras 3D y la tecnología de impresión 3D podrían transformar todo lo que pensamos acerca de las misiones espaciales.

Echemos un vistazo a los 10 modos en que la impresión en 3D podría cambiar los viajes espaciales, cortesía de científicos de la ESA.

1- Productos “imposibles” hechos posibles

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Una gran ventaja de la impresión 3D es la capacidad de la tecnología para la fabricación de artículos difíciles de construir. Por ejemplo, una bola enrejada de titanio impreso en 3D tiene un interior hueco con una geometría interna compleja.

“Este diseño es un ejemplo perfecto de la fabricación aditiva (AM)”, dijo el ingeniero de materiales de ESA Benoit Bonvoisin en un comunicado. “Estas bolas son huecos con una geometría externa compleja, haciéndolos increíblemente ligeros sin dejar de ser rígidos. Simplemente no podrían haber sido fabricados en una sola pieza, de forma convencional.”

La ligereza y la rigidez de la pelota hacen que sea un buen material para la construcción de estructuras como los satélites ultraligeros. Sin embargo, los residuos metálicas utilizadas para la limpieza del objeto impreso en 3D permanecen atrapado en el interior, por lo que el proceso de limpieza necesita refinamiento.

 

2- Diseños de computadora llevados al mundo real

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Los diseños creados con un ordenador pueden hacerse físicos utilizando la impresión 3D. El proceso de “fabricación aditiva” (AM) produce artículos mediante la impresión de capas en la parte superior de la otra, en lugar de la talla típica de un solo bloque hecho en la “fabricación sustractiva”. Los creadores pueden producir cualquier cosa que se adecúe al proceso de impresión mediante el diseño en el ordenador, que luego es como rebanado digitalmente para planificar su construcción física. La impresión puede utilizar la fusión de materiales en polvo o de alambre, de plástico o metal.

 

3- Nuevas reglas para el diseño

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La fabricación aditiva puede transformar las actuales normas para el diseño. Las reglas de diseño tradicional a menudo implican encontrar la manera de usar una herramienta de corte para acceder a la masa mayor, eliminando el material excedente para revelar la última parte, explicó Laurent Pambaguian de Materiales Sección de Tecnología de la ESA. La fabricación aditiva no elimina todas las restricciones, pero permite que la gente se aleje de la mentalidad tradicional “diseño para la fabricación de” y lo reemplacen con el “diseño para la necesidad.”

 

4- Bajo volumen significa bajos gastos

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La impresión 3D puede ayudar a los esfuerzos de exploración espacial a superar el tradicional problema de necesitar sólo una cantidad relativamente pequeña de las piezas, pero extremadamente bien hechas. A menudo se necesitan sólo unas pocas libras de material, cuando los proveedores sólo lo ofrecen en toneladas. Otros procesos permanecen efectivamente fuera del alcance, como el moldeo por inyección de metal. El coste del molde sólo podría justificarse económicamente por la producción de 100.000 unidades a partir de ese molde. La fabricación aditiva podría reemplazar a esa tecnología inaccesible.

 

5- Modelado – Rápido y sencillo

amaze-esa-press-event-16La fabricación aditiva ya ha entrado en la rutina de los ingenieros de la ESA. La Instalación de Diseño Concurrente de la agencia espacial utiliza herramientas informáticas y multimedia en red para trazar rápidamente las futuras misiones espaciales. Con una impresora 3D de plástico en el equipo, pueden formar fácilmente un modelo a escala de sus naves espaciales virtuales, hecha del mismo plástico que se utiliza en piezas de Lego. Otros ingenieros han utilizado piezas metálicas impresas en 3D encargadas a empresas externas para reinstalar o reparar el equipo a gran escala en el Centro de Ensayos ESTEC, el líder de colección de instalaciones de simulación de vuelos espaciales de Europa.

 

6- Testeo de elementos impresos en 3D

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Los ingenieros de materiales de la ESA pueden ganar confianza en la capacidad de la impresión 3D para alcanzar los exigentes niveles de calidad necesarios para las misiones espaciales mediante la reproducción de elementos que ya han estado espacio. El primer artículo producido en 2009 era una copia de titanio de un acero inoxidable “woov” (válvula de cierre del agua) que voló en el módulo Columbus de la ESA de la Estación Espacial Internacional como un componente de la plomería. El “woov” contenía ambas paredes gruesas y delgadas, además de una soldadura. La versión impresa 3D permitió remover la soldadura, un punto débil, y cambiando el material redujo la masa del elemento en un 40 por ciento.

 

7- Otras posibilidades son testeadas

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Un soporte de la antena tuvo su masa reducida en un 46 por ciento, mientras que un filtro de radio-frecuencia que posee un recubrimiento de plata interna, tuvo un 50 por ciento de su masa cortada y su tiempo de fabricación bajó en varias semanas. Su geometría interna creció ondulada, ya que el recubrimiento de plata necesaria para optimizar su rendimiento de radio-frecuencia resulta mucho más fácil de aplicar que cuando se trata de esquinas afiladas, mostrando otra ventaja de la impresión 3D.

Funcionarios de la sección de Ingeniería de Propulsión de la ESA han aprendido que la tecnología de impresión 3D podría proporcionar una manera de construir las formas extremadamente complejas requeridas por toberas de cohetes y las cámaras de combustión. Un inyector de ducha, con complejo de geometría interna y más de un centenar de soldaduras separadas propuso un desafío. Para este tema, la tecnología de impresión 3D de metal de fusión selectiva por láser debe producir agujeros de 150 micras de diámetro entramando el inyector de ducha de 25 mm de diámetro, una aparente dificultad, pero que algunos proveedores reportaron la capacidad para lograr este objetivo.

 

8- Entramado para bajo peso

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El enrejado tipo “honeycombe” visto en las bolas de titanio puede ayudar a reducir la masa y el coste de las cámaras de cohetes y boquillas. Estos entramados también pueden mejorar la capacidad de resistencia térmica, de vital importancia para los motores que puede elevarse a 4.500 grados Fahrenheit (2.500 grados Celsius).

Los enrejados proporcionan área superficial mucho mayor en comparación con elementos sólidos, lo que permite más el enfriamiento. Los enrejados impresos en 3D similares podrían servir como lechos más duraderos para el catalizador del propulsor, o los “dispositivos de gestión de propulsores” que se sientan dentro de los tanques de propulsión y actúan como esponjas para evitar burbujas y mantener el rendimiento propulsor constante.

 

9- Pequeños pasos para el espacio primero

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El uso rutinario de partes impresas en 3D en el espacio sigue siendo una cosa del futuro. Problemas de post-procesamiento del material, revestimiento de la superficie y la garantía de geometrías de precisión necesarias todavía necesitan soluciones. Además, estas piezas requieren nuevos estándares de calificación.

Algunas piezas impresas en 3D han viajado hasta la órbita, incluyendo una caja de herramientas de plástico impresa en 3D, que voló hasta el módulo Columbus de la Estación Espacial Internacional el año pasado.

ESA y la Comisión Europea se han embarcado en un proyecto para perfeccionar la impresión de los componentes de metal de calidad espacial, titulado como “El proyecto AMAZE – fabricación aditiva apuntando hacia Basura Cero y Producción Eficiente de Productos de Alta Tecnología en Metal”.

 

10- Visiones a futuro para el espacio

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La fabricación aditiva podría transformar radicalmente las misiones espaciales en su estado actual. Un proyecto de la ESA para diseñar una base lunar usando roca lunar en la impresión 3D, demuestra este increíble potencial. Las misiones tripuladas podrían llevar a una impresora 3D para mantener la funcionalidad completa de vuelos de larga duración muy distantes de la Tierra.

Los astronautas podrían utilizar las impresoras 3D para reemplazar los objetos rotos. La agencia espacial ha validado este enfoque mediante la fabricación y el testeo funcional de partes que necesitaron de reparación durante misiones tripuladas en el pasado, incluyendo tornillos, abrazaderas y hasta guantes de plástico.

Los satélites podrían auto-imprimir nuevos subsistemas para proporcionar nuevas capacidades. Piezas delicadas podrían fabricarse en órbita, evitando la necesidad de diseñar partes para soportar las tensiones de lanzamiento. Incluso en la Tierra, muchas posibilidades surgen del uso de esta tecnología, sobre todo en la drástica reducción de la energía y la masa necesaria para la fabricación, y la reducción de la huella ambiental de la industria espacial, según la ESA.

Via: http://www.space.com

 

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