Uno de los campos en los que más importancia va a tener la impresión de objetos en 3D no está sobre la superficie de este planeta, sino en el espacio. La idea de que los astronautas puedan, por ejemplo, imprimir sus propias piezas de recambio desde la ISS sin tener que esperar a la siguiente cápsula de suministros marca una diferencia brutal en la carrera por conquistar el espacio.

Sin resíduos

Válvula de agua. A la izquierda, la original, a la derecha, una copia impresa en 3D.

La Agencia Espacial Europea (ESA) hace un exhaustivo repaso a la situación actual de la impresión 3D y sus aplicaciones en ingeniería espacial. La primera ventaja está derivada de la propia naturaleza del proceso constructivo mediante impresión, que es aditivo, no sustractivo. En otras palabras, la pieza no se extrae de un molde o pieza mayor a partir de máquinas de corte, sino que se fabrica directamente.

De este modo, las impresoras 3D permiten elaborar piezas con un ahorro de costes mucho mayor, ya que solo se utiliza el material necesario para el objeto. En la actualidad la ESA colabora con 28 compañías industriales en un programa llamado AMAZE (Additive Manufacturing Aiming Towards Zero Waste & Efficient Production of High-Tech Metal Products) cuyo objetivo es precisamente ese: fabricar piezas metálicas de gran tamaño sin generar residuos y en menos de 24 horas.

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La ausencia de material sobrante no es la única ventaja. Las impresoras 3D trabajan en un espacio mucho más reducido que el de otras máquinas de fabricación convencionales, y también requieren menos energía. Esta es una ventaja crucial, tanto en órbita, como en los centros de producción en tierra.

Diseño

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Esfera de titanio impresa en 3D.

La impresión 3D elimina por completo la necesidad de tener repuestos en stock. Todas las piezas se transmiten y almacenan como archivos CAD. Es más, si se necesita una variante, esta puede ser implementada y enviada desde los ingenieros en tierra o diseñada por los propios astronautas sobre la marcha.

Lejos de resultar una tecnología capaz de desarrollar solo objetos sencillos, la impresión 3D se está revelando como una naciente industria capaz de diseñar y hacer realidad algunas piezas realmente complejas, con múltiples capas y engranajes. Fabricar estas piezas de una manera convencional consumiría mucho más tiempo, energía y recursos.

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Materiales

Concepto de base lunar impresa en 3D con polvo lunar.

Aunque la impresión 3D empezó con el plástico como principal material, el interés de agencias como la NASA y la ESA son las las nuevas técnicas de impresión 3D en materiales metálicos. Ambas agencias están realizando ya pruebas en titanio con piezas de repuesto de menor importancia como válvulas del sistema de agua de los módulos en órbita. Los resultados son muy satisfactorios.

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El siguiente paso en estos métodos es averiguar si se pueden imprimir piezas tan complejas y precisas como para sustituir, por ejemplo, partes dañadas de un motor. La respuesta también es afirmativa, las impresoras 3D en metal ya son capaces de imprimir piezas con una precisión milimétrica. Es una cuestión tan solo de afinar el proceso y estandarizarlo.

Más allá del metal, los ingenieros de las agencias espaciales estudian las impresoras 3D que utilizan materiales en polvo similares a la piedra para operar. Este tipo de máquinas pueden jugar un papel crucial en la construcción de futuras estaciones sobre la superficie de la luna o de Marte. La materia prima ya está allí. Simplemente hay que desarrollar la técnica necesaria para modelarla.

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Impresora D-Wave trabajando con arena

Las investigaciones actuales trabajan sobre impresoras como la D-Wave. El proceso consiste en mezclar materiales minerales similares al polvo lunar con sales que actúan como aglomerante para generar un material parecido al cemento, pero en seco. La D-Wave es capaz de imprimir dos metros de material en una hora. La ESA estima que las piezas necesarias para construir una base lunar podrían fabricarse en solo una semana. [ESA]