La revolución de la impresión 3D en la carrera espacial

Las ventajas de la impresión 3D son bien conocidas. La tecnología permite que los productos se creen en el lugar donde se necesitan. Ayuda a lidiar con los problemas de eficiencia, haciendo que las cadenas de suministro avancen. Esto puede tener un impacto enorme en la reducción de los recursos y el tiempo necesarios para fabricar productos, algo sumamente importante en la industria aeroespacial.

Las empresas de cohetes han utilizado la impresión 3D, conocida como fabricación aditiva, durante la mayor parte de la última década, comenzando con el desarrollo de SpaceX en 2013 de una parte impresa en 3D del motor de cohete SuperDraco.

Este artículo publicado en el blog de Moldie.com sigue la historia de la impresión 3D y las nuevas empresas espaciales.

Definición de impresión 3D

Comencemos recordando lo que implica la tecnología de impresión 3D. No hay mejor lugar para buscar la definición de impresión 3D que los maestros de la impresión 3D, Autodesk.

Autodesk define la impresión 3D como "un proceso mediante el cual se crean objetos físicos depositando materiales en capas basadas en un modelo digital". La misma fuente agrega que “la tecnología de impresión 3D se puede utilizar para crear de todo, desde prototipos y piezas simples hasta productos finales altamente técnicos como piezas de aviones..., edificios ecológicos, implantes médicos que salvan vidas e incluso órganos artificiales utilizando capas de células humanas . "

Diseño del interior de un edificio de 'Star City', el proyecto que ganó el Premio Mars Colony convocado por la NASA/ Crédito: Star City Team/ Delta Architects

Por qué los fabricantes espaciales están recurriendo a la impresión 3D

El proveedor de software de fabricación aditiva, AMFG, proporciona información sobre el impacto de la fabricación 3D en el campo de los viajes espaciales. La compañía señala que "los fabricantes de naves espaciales se enfrentan al desafío de acelerar el desarrollo y la producción de cohetes, al mismo tiempo que reducen los costes y aumentan la eficiencia".

AMFG explica que el proceso tradicional de fabricación de cohetes implica varios ciclos de creación de prototipos y fases de producción, lo que hace que el proceso sea costoso y requiera mucho tiempo. Añade que el proceso de fabricación 3D puede reducir el tiempo de fabricación de las piezas de un período tradicional de más de un año a solo unas pocas semanas, lo que brinda a los fabricantes un ahorro significativo en tiempo y costes.

La fabricación en 3D también garantiza la precisión de las piezas, lo cual es una tarea desafiante cuando se utilizan métodos de fabricación tradicionales.

La primera pieza impresa en 3D en el espacio

Elon Musk estableció SpaceX en 2002. Su misión era reducir el coste de viajar al espacio para que los humanos pudieran llegar a colonizar Marte. Según SpaceX, esto se lograría mediante el uso de "vehículos de lanzamiento totalmente reutilizables que serán los más poderosos jamás construidos, capaces de transportar humanos a Marte y otros destinos en el sistema solar".

El 5 de septiembre de 2013, Musk anunció a través de un tweet que "la cámara de cohetes SpaceX SuperDraco está hecha con la impresora de metal EOS 3D".

Crédito: SpaceX/ Vía: Moldie.com

La fuente de noticias sobre exploración espacial, innovación y astronomía, Space.com informaba que "SpaceX envió su primera pieza impresa en 3D al espacio a principios de este año ". Y agrega que "La pieza, una válvula principal oxidante de un motor del cohete, voló el 6 de enero a bordo en el lanzamiento de SpaceX de un cohete Falcon 9 que llevaba el satélite comercial de telecomunicaciones Thaicom 6 a la órbita".

La practicidad de utilizar la impresión 3D para fabricar piezas de cohetes fue confirmada por el hecho de que la válvula funcionó según lo requerido en condiciones extremas, incluso a temperaturas extremadamente bajas.

SpaceX también está utilizando tecnología de impresión 3D para producir otros accesorios como cascos. 

Blue Origin: apostando por la impresión 3D 

Blue Origin es la empresa de fabricación aeroespacial creada por el fundador de Amazon, Jeff Bezos. Se lanzó en 2000 en Kent, Washington. "Estamos comprometidos a construir un camino hacia el espacio para que nuestros hijos puedan construir el futuro", se lee en su declaración de misión empresarial.

Blue Origin asegura que está cumpliendo con su declaración de misión al desarrollar "vehículos de lanzamiento parcial y totalmente reutilizables, que son seguros, de bajo coste y satisfacen las necesidades de todos los clientes civiles, comerciales y de defensa".

Una parte importante para garantizar que los productos de viajes espaciales seguros y de bajo coste de Blue Origin se popularicen es precisamente la tecnología de impresión 3D, en cuyo sector la empresa de Bezos ha realizado una inversión significativa, según el presidente de Blue Origin, Rob Meyerson.

El motor impreso en 3D lleva a la primera mujer a la superficie de la luna

En diciembre de 2020, 3Dprint.com informó que "Blue Origin ha creado un módulo de aterrizaje de tres etapas que podría llevar a la primera mujer y al siguiente hombre a la superficie de la Luna en 2024".

La parte emocionante es que el motor BE-7 que impulsa el sistema de aterrizaje lunar se fabricó utilizando tecnología 3D, como confirmó Bezos.

El creador de Blue Origin usó un video de Instagram para anunciar que "Este es el motor que llevará a la primera mujer a la superficie de la Luna". Según el Washington Post, esa mujer era Wally Funk, quien perdió su oportunidad de ir al espacio en 1961 porque "la NASA no tenía un programa para mujeres astronautas".

Es posible que Funk no haya aterrizado en la superficie de la Luna, pero finalmente tuvo la oportunidad de viajar al espacio el 20 de julio de 2021. Tenía 82 años. Funk fue uno de los tres pasajeros que viajaron con Bezos en lo que Blue Origin denominó su "primer vuelo humano".

Lanzamiento de la New Shepard, de Blue Origin, del primer vuelo humano en el que iba Funk/ Crédito: Blue Origin Lanzamiento a la órbita de un cohete totalmente impreso en 3D 

Relativity Space es una empresa espacial creada en 2015. La empresa ha indicado su objetivo de ser "la primera empresa espacial en poner en órbita con éxito un cohete totalmente impreso en 3D".

Pero, ¿qué significa en realidad "cohete totalmente impreso en 3D"? Denrie Perez, que escribe para Engineering.com, tiene la respuesta : "Desde los motores hasta el fuselaje, Relativity está automatizando casi todo el proceso de fabricación".

Pérez señala que para vencer a competidores como SpaceX, la compañía está vendiendo personalización. "El uso de la impresión 3D permitiría a la empresa modificar repetidamente las cápsulas para adaptarse a cualquier tipo de satélite".

El 8 de junio de 2021, Alex Knapp de Forbes.com informó que Relativity había recaudado en una ronda de riesgo 650 millones de dólares y que "el capital está orientado a acelerar el desarrollo del cohete Terran R de la compañía, que estará completamente impreso en 3D y será capaz de lanzar cargas útiles más grandes que el cohete Falcon 9 de Elon Musk".

Otras empresas espaciales que utilizan la impresión 3D

Con los beneficios de la impresión 3D en el campo espacial, no es sorprendente que todas las empresas espaciales serias parezcan estar haciendo algo para fabricar piezas utilizando la tecnología, como Virgin Galactic o Rocket Lab, una pequeña empresa fundada en 2006 por Peter Beck

La revisión de tecnología del MIT informa que "Hasta el momento, seis de los cohetes se han lanzado con éxito, cada uno equipado con nueve motores Rutherford que se crean principalmente mediante impresión 3D de metal, al igual que varios otros elementos a bordo".

¿Hay cabida para otros métodos?

A pesar de que las nuevas empresas espaciales están avanzando con las tecnologías 3D, parece que otros métodos que se han utilizado durante siglos todavía tienen cabida en la industria.

Un ejemplo de una tecnología que se ha utilizado durante muchos años pero que sigue siendo relevante hoy en día es el moldeo por inyección de plástico.

A partir de los esfuerzos y las inversiones realizadas por las nuevas empresas espaciales, está claro que la impresión 3D será una parte importante del futuro. Para organizaciones como la NASA o la ESA, la impresión 3D puede resolver el desafío de enviar piezas de repuesto a la Estación Espacial Internacional al hacer posible que algunas de ellas se fabriquen allí mismo en la ISS.