Una historia del uso y el impacto de la impresión 3D en las nuevas empresas espaciales

Las ventajas de la impresión 3D están bien documentadas. La tecnología permite crear productos en el lugar donde se necesitan. Ayuda a lidiar con los problemas de eficiencia, haciendo que las cadenas de suministro avancen sin problemas. Esto puede tener un impacto masivo en la reducción de los recursos y el tiempo necesarios para fabricar productos.

Las empresas de cohetes han utilizado la impresión 3D, conocida formalmente 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 superdraco motor de cohete

Este artículo sigue la historia del uso de la impresión 3D en las nuevas empresas espaciales. Hacia el final del artículo, también veremos otra técnica de fabricación avanzada utilizada por estas empresas: la fundición a presión a alta presión.

Definición de impresión 3D

Comencemos con un recordatorio de lo que implica la tecnología de impresión 3D. No hay mejor lugar para buscar la definición de impresión 3D que de 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 a partir de un modelo digital”. La misma fuente añade 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. .”

Autodesk identifica tres métodos principales empleados al fabricar artículos usando 3D:

Fabricación de filamentos fusionados (FFF): Principalmente en la fabricación de productos de consumo, este método calienta y extruye material plástico en capas que forman el producto requerido. También se llama modelado por deposición fundida (FDM).

Estereolitografía (SLA): Utiliza luz ultravioleta para endurecer o curar relieves, una capa tras otra.

Sinterización selectiva por láser (SLS): Fusiona materiales en polvo utilizando láseres, capa por capa.

Por qué los fabricantes de espacio 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 empresa notas 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 costos y aumentan la eficiencia".

AMFG dice que el proceso tradicional de fabricación de cohetes involucra varios ciclos de creación de prototipos y fases de producción, lo que hace que el proceso sea costoso y lento. La misma fuente dice que el proceso de fabricación en 3D puede reducir el tiempo de fabricación de piezas de un período tradicional de 14 semanas a solo unas pocas semanas, lo que brinda a los fabricantes ahorros significativos en tiempo y costos.

La fabricación 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 costo de viajar al espacio para que los humanos pudieran eventualmente colonizar Marte. De acuerdo a para 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 Anunciado a través de un tweet que dice "SpaceX SuperDraco inconel Rocket Chamber w Regen Cooling Jacket emerge de la impresora de metal EOS 3D".

La fuente de noticias sobre exploración espacial, innovación y astronomía, Space.com informes que “SpaceX envió su primera pieza impresa en 3D al espacio a principios de este año [2014]”. La misma fuente agrega que "La parte, una válvula oxidante principal del motor de un cohete, voló a bordo del lanzamiento de SpaceX el 6 de enero de un cohete Falcon 9 que transportaba el satélite comercial de telecomunicaciones Thaicom 6 a la órbita".

La practicidad de usar la impresión 3D para fabricar piezas de cohetes se validó por el hecho de que la válvula funcionó según lo requerido en condiciones extenuantes, incluso a temperaturas extremadamente bajas.

SpaceX también está utilizando tecnología de impresión 3D para producir otros accesorios como cascos. De acuerdo a a 3Dnatives.com, "Cada casco cuenta con una visera, válvulas, cerraduras y micrófonos".

Blue Origin: Realización de importantes inversiones en impresión 3D 

Blue Origin es el fabricante aeroespacial establecido por el fundador de Amazon, Jeff Bezos. La compañía fue lanzada 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 el comunicado de la empresa. estado de la misión.

origen azul también dice que está cumpliendo con su declaración de misión al desarrollar "vehículos de lanzamiento parcial y totalmente reutilizables que son seguros, de bajo costo y satisfacen las necesidades de todos los clientes civiles, comerciales y de defensa".

Una parte importante para garantizar que los productos de viaje espacial seguros y de bajo costo de Blue Origin se conviertan en la norma es la tecnología de impresión 3D. 3DPrintingIndustry.com cita al presidente de Blue Origin, Rob Meyerson, quien dice que su empresa “ha realizado una importante inversión en impresión 3D”. Y agrega: "Todos estamos dispuestos a adoptar nuevas tecnologías y aprovechar al máximo las posibilidades".

3DPrintingIndustry.com también informes que Meyerson ilustró, en una presentación, los beneficios de ahorro de tiempo y costos introducidos por la impresión 3D en comparación con los métodos de fundición tradicionales. En la presentación, Meyerson muestra una pieza que tardó tres meses en fabricarse mediante impresión 3D. La misma pieza tarda más de 12 meses utilizando métodos de fundición tradicionales.

El motor impreso en 3D que lleva a la primera mujer a la superficie lunar

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 próximo hombre a la superficie de la Luna para 2024”.

La parte emocionante es que el motor BE-7 que alimenta el sistema de aterrizaje lunar se fabricó con tecnología 3D. Así lo confirma Bezos, quien dice, “El BE-7 es un motor de aterrizaje lunar de hidrógeno líquido/oxígeno líquido de alto rendimiento, fabricado aditivamente, con 10 000 lbf de empuje, estrangulamiento profundo hasta 2000 lbf para un aterrizaje preciso en la Luna”.

Pero eso no es todo. Bezos usó un vídeo 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 eventualmente tendría la oportunidad de viajar al espacio el 20 de julio de 2021. Tenía 82 años. Funk fue uno de los tres pasajeros que viajó con Bezos en lo que Blue Origin apodado su “primer vuelo humano”.

Lanzamiento de un cohete totalmente impreso en 3D a la órbita

Relativity Space es una empresa espacial establecida en 2015. La empresa ha indicado su meta ser "la primera compañía espacial en lanzar con éxito un cohete totalmente impreso en 3D en órbita".

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

Pérez agrega que la impresión 3D ha permitido a Relativity la capacidad de modificar sus diseños rápidamente. Ella señala que para vencer a competidores como SpaceX, la compañía vende personalización. “El uso de la impresión 3D permitiría a la empresa modificar repetidamente las cápsulas para adaptarse a cualquier tipo de satélite”, escribe.

Forbes.com cita al CEO de Relativity, Tim Ellis, quien dice que “con la impresión 3D, podemos hacer cohetes más rápido, con una fábrica más pequeña y eficiente y menos procesos”.

El 8 de junio de 2021, Alex Knapp de Forbes.com reportado que Relativity había recaudado $650 millones en una ronda de riesgo Serie E. Informa 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 sorprende que todas las empresas espaciales serias parezcan estar haciendo algo para fabricar piezas utilizando la tecnología.

Michael Petch, escribiendo para 3DPrintingIndustry.com, informa que el presidente y director ejecutivo de Virgin Galactic, George Whitesides, había informado le dijo durante una entrevista que el "objetivo de la compañía es reducir la cantidad de tiempo que lleva producir nuestros motores de muchos meses a, eventualmente, semanas". Petch indicó que 3D jugaría un papel importante en el cumplimiento de este objetivo.

Rocket Lab es una empresa de viajes espaciales descrito por MIT Technology Review como "La pequeña empresa que lanzó la revolución espacial impresa en 3D". Peter Beck fundó la empresa en 2006.

La revisión de la tecnología del MIT informes que "Seis de los cohetes [Rocket Lab] se han lanzado con éxito hasta ahora, cada uno equipado con nueve motores Rutherford que se crean principalmente con impresión 3D de metal, al igual que una serie de otros elementos a bordo".

¿Hay espacio para otros métodos?

Aunque las nuevas empresas espaciales están avanzando con las tecnologías 3D, parece que otros métodos que se han utilizado durante mucho tiempo 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 moldeo por inyección de plástico.

La prueba de que estos métodos aún tienen futuro se puede ver en una publicación de trabajo reciente de SpaceX que indica que la compañía está contratando ingenieros y técnicos versados en tecnologías relevantes.

el anuncio estados que estos ingenieros y técnicos “trabajarán en estrecha colaboración con nuestros equipos de ingeniería en las primeras fases del desarrollo del proceso de fundición a presión a alta presión y la puesta en marcha del equipo e impulsarán el desarrollo de fundición a presión de aluminio en la compañia."

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 NASA, 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 mediante la impresión 3D.