Las ventajas de la impresión 3D están bien documentadas. Esta tecnología permite fabricar productos allí donde se necesitan. Ayuda a resolver problemas de eficiencia y a que las cadenas de suministro funcionen con fluidez. También puede reducir considerablemente los recursos y el tiempo necesarios para fabricar productos.
Durante casi toda la última década, las empresas de cohetes han utilizado la impresión 3D, conocida formalmente como fabricación aditiva. SpaceX comenzó en 2013 con el desarrollo de una pieza impresa en 3D para el motor de cohete SuperDraco.
Este artículo repasa la historia de la impresión 3D en las nuevas empresas espaciales. Al final, también veremos otra técnica avanzada de fabricación que utilizan estas compañías: la fundición a presión de alta presión.
Qué es la impresión 3D
Empecemos por recordar en qué consiste la impresión 3D. Para definirla, pocas fuentes son mejores que Autodesk, uno de los referentes del sector.
Autodesk define la impresión 3D como «un proceso mediante el cual se crean objetos físicos depositando materiales en capas a partir de un modelo digital». La misma fuente añade que «la impresión 3D puede utilizarse para crear desde prototipos y piezas sencillas hasta productos finales de alta tecnología, como componentes de aviones…, edificios ecológicos, implantes médicos que salvan vidas e incluso órganos artificiales formados por capas de células humanas».
Autodesk identifica tres métodos principales para fabricar objetos mediante impresión 3D:
Fabricación por filamento fundido (FFF): se utiliza principalmente para fabricar productos de consumo. El método calienta y extruye plástico en capas que forman el producto requerido. También se conoce como modelado por deposición fundida (FDM).
Estereolitografía (SLA): utiliza luz ultravioleta para endurecer o curar resinas, capa a capa.
Sinterizado selectivo por láser (SLS): fusiona materiales en polvo con láser, capa por capa.
Por qué las empresas espaciales recurren a la impresión 3D
El proveedor de software para fabricación aditiva AMFG ofrece información sobre el impacto de la fabricación 3D en el sector espacial. La empresa señala que «los fabricantes de naves espaciales afrontan el reto de acelerar el desarrollo y la producción de cohetes, al tiempo que reducen costes y aumentan la eficiencia».
AMFG explica que la fabricación tradicional de cohetes requiere varios ciclos de prototipado y etapas de producción, por lo que resulta costosa y lenta. La misma fuente indica que la fabricación 3D puede reducir el tiempo de producción de una pieza de las 14 semanas habituales a solo unas semanas, con un ahorro considerable de tiempo y costes.
La fabricación 3D también permite obtener piezas precisas, algo difícil de conseguir con los métodos tradicionales.
La primera pieza impresa en 3D enviada al espacio
Elon Musk fundó SpaceX en 2002 con el objetivo de reducir el coste de los viajes espaciales para que, algún día, la humanidad pudiera colonizar Marte. Según SpaceX, esto se lograría mediante «vehículos de lanzamiento totalmente reutilizables, los más potentes jamás construidos, capaces de llevar personas a Marte y a otros destinos del sistema solar».
El 5 de septiembre de 2013, Musk anunció en un tuit: «La cámara de cohete SuperDraco inconel de SpaceX, con camisa de refrigeración regenerativa, sale de una impresora 3D de metal EOS».
Space.com, fuente de noticias sobre exploración espacial, innovación y astronomía, informa que «SpaceX envió al espacio su primera pieza impresa en 3D a principios de este año [2014]». La misma fuente añade: «La pieza, una válvula principal de oxidante para un motor de cohete, voló en el lanzamiento de un Falcon 9 de SpaceX el 6 de enero, que puso en órbita el satélite de telecomunicaciones comercial Thaicom 6».
La válvula funcionó según lo previsto en condiciones exigentes, incluidas temperaturas extremadamente bajas, lo que confirmó la viabilidad de utilizar la impresión 3D para fabricar piezas de cohetes.
SpaceX también emplea la impresión 3D para fabricar otros accesorios, como cascos. Según 3Dnatives.com, «cada casco cuenta con una visera, válvulas, cierres y micrófonos».
Blue Origin: una gran apuesta por la impresión 3D
Blue Origin es un fabricante aeroespacial fundado por Jeff Bezos, fundador de Amazon. La empresa se creó en el año 2000 en Kent, Washington. «Nuestro compromiso es abrir el camino al espacio para que nuestros hijos puedan construir el futuro», dice la declaración de misión de la empresa.
Blue Origin también afirma que cumple su misión desarrollando «vehículos de lanzamiento parcialmente y totalmente reutilizables, seguros, económicos y al servicio de todos los clientes civiles, comerciales y de defensa».
La impresión 3D es importante para que los productos espaciales de Blue Origin sean seguros y económicos. 3DPrintingIndustry.com cita al presidente de la empresa, Rob Meyerson, quien dice que su compañía «ha realizado una inversión significativa en impresión 3D». Y añade: «Estamos plenamente comprometidos con la adopción de nuevas tecnologías y con aprovechar todas sus posibilidades».
3DPrintingIndustry.com también informa que Meyerson mostró en una presentación el ahorro de tiempo y costes que ofrece la impresión 3D frente a la fundición tradicional. Presentó una pieza que se fabricó en tres meses mediante impresión 3D; con métodos de fundición tradicionales habría tardado más de 12 meses.
El motor impreso en 3D que llevará a la primera mujer a la superficie de la Luna
En diciembre de 2020, 3Dprint.com informó de que «Blue Origin había 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».
Lo más llamativo es que el motor BE-7 que impulsa el sistema de aterrizaje lunar se fabricó mediante tecnología 3D. Bezos lo confirmó: dice: «El BE-7 es un motor de aterrizaje lunar de alto rendimiento, fabricado mediante un proceso aditivo con hidrógeno líquido y oxígeno líquido. Produce un empuje de 10,000 lbf y puede reducirlo profundamente hasta 2,000 lbf para lograr un aterrizaje preciso en la Luna».
Pero eso no es todo. Bezos utilizó un vídeo de Instagram para anunciar: «Este es el motor que llevará a la primera mujer a la superficie de la Luna». Según The Washington Post, esa mujer era Wally Funk, que perdió la oportunidad de viajar al espacio en 1961 porque «la NASA no tenía un programa para astronautas mujeres».
Funk quizá no llegó a aterrizar en la Luna, pero finalmente tuvo la oportunidad de viajar al espacio el 20 de julio de 2021, a los 82 años. Fue una de las tres pasajeras que viajaron con Bezos en lo que Blue Origin denominó su «primer vuelo tripulado».
Lanzamiento a órbita de un cohete impreso íntegramente en 3D
Relativity Space es una empresa espacial fundada en 2015. Su objetivo declarado es «ser la primera empresa espacial que lance con éxito a órbita un cohete impreso íntegramente en 3D».
Pero ¿qué significa en la práctica «un cohete impreso íntegramente en 3D»? Denrie Perez, de Engineering.com, tiene la respuesta: «Desde los motores hasta el fuselaje, Relativity está automatizando casi todo el proceso de fabricación».
Perez añade que la impresión 3D ha permitido a Relativity modificar sus diseños con rapidez. Según explica, para competir con empresas como SpaceX, la compañía apuesta por la personalización: «La impresión 3D permitiría a la empresa modificar repetidamente las cápsulas para adaptarlas a cualquier tipo de satélite».
Forbes.com cita al director ejecutivo de Relativity, Tim Ellis, quien afirma: «Con la impresión 3D podemos fabricar cohetes más rápido, en una fábrica más pequeña y eficiente y con menos procesos».
El 8 de junio de 2021, Alex Knapp, de Forbes.com, informó de que Relativity había obtenido 650 millones de dólares en una ronda de financiación de serie E. Según el artículo, «el capital se destinará a acelerar el desarrollo del cohete Terran R de la empresa, que se imprimirá íntegramente en 3D y podrá transportar cargas mayores que el Falcon 9 de Elon Musk».
Otras empresas espaciales que utilizan la impresión 3D
Dados los beneficios de la impresión 3D en el sector espacial, no sorprende que prácticamente todas las empresas espaciales importantes estén explorando su uso para fabricar piezas.
Michael Petch, de 3DPrintingIndustry.com, informa de que el presidente y director ejecutivo de Virgin Galactic, George Whitesides, le comentó en una entrevista que el objetivo de la empresa «es reducir el tiempo de fabricación de nuestros motores, que ahora es de muchos meses, hasta llegar finalmente a unas semanas». Petch señaló que la impresión 3D tendría un papel decisivo para alcanzar esa meta.
MIT Technology Review describe a Rocket Lab como «la pequeña empresa que inició la revolución de la impresión 3D espacial». Peter Beck fundó la compañía en 2006.
MIT Technology Review informa: «Hasta ahora se han lanzado con éxito seis cohetes [de Rocket Lab], cada uno equipado con nueve motores Rutherford fabricados principalmente mediante impresión 3D de metal, al igual que otros elementos a bordo».
¿Hay sitio para otros métodos?
Aunque las nuevas empresas espaciales avanzan con las tecnologías 3D, parece que los métodos utilizados desde hace mucho tiempo siguen teniendo cabida en el sector.
Un ejemplo de tecnología con muchos años de uso que aún es pertinente es el moldeo por inyección de plástico.
Una oferta de empleo reciente de SpaceX demuestra que estos métodos siguen teniendo futuro: la empresa busca ingenieros y técnicos con experiencia en tecnologías relacionadas.
El anuncio indica que trabajarán «estrechamente con nuestros equipos de ingeniería durante las primeras fases del desarrollo del proceso de fundición a presión de alta presión y la puesta en marcha de los equipos, e impulsarán el desarrollo de la fundición a presión de aluminio en la empresa».
Las iniciativas y las inversiones de las nuevas empresas espaciales muestran que la impresión 3D tendrá un papel importante en el futuro. Para organizaciones como la NASA, esta tecnología puede resolver el reto de enviar repuestos a la Estación Espacial Internacional: algunas piezas podrían fabricarse directamente allí mediante impresión 3D.
