Las ventajas de la impresión 3D están bien documentadas. Esta tecnología permite crear productos en el lugar donde se necesitan. Ayuda a solucionar problemas de eficiencia, facilitando el avance de las cadenas de suministro. Esto puede tener un impacto significativo en la reducción de recursos y tiempo necesarios para la fabricación de productos.
Las empresas de cohetes han utilizado la impresión 3D, formalmente conocida como fabricación aditiva, durante la mayor parte de la última década, comenzando con el desarrollo en 2013 de SpaceX de una parte impresa en 3D del Superdraco motor de cohete.
Este artículo analiza la historia del uso de la impresión 3D en las nuevas empresas espaciales. Al final, también analizaremos otra técnica de fabricación avanzada empleada por estas empresas: la fundición a presión de alta presión.
Definición de impresión 3D
Comencemos recordando qué implica la tecnología de impresión 3D. No hay mejor lugar para encontrar la definición de impresión 3D que en Autodesk, los maestros de la impresión 3D.
Autodesk la define La impresión 3D es 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 puede utilizarse para crear desde prototipos y piezas sencillas hasta productos finales altamente técnicos, como piezas de aviones, edificios ecológicos, implantes médicos que salvan vidas e incluso órganos artificiales a partir de capas de células humanas».
Autodesk identifica tres métodos principales Se emplean en la fabricación de artículos mediante 3D:
Fabricación de filamentos fundidos (FFF)Principalmente utilizado en la fabricación de productos de consumo, este método calienta y extruye material plástico en capas que forman el producto deseado. También se denomina modelado por deposición fundida (FDM).
Estereolitografía (SLA): Utiliza luz ultravioleta para endurecer o curar los relieves, una capa tras otra.
Sinterización selectiva por láser (SLS): Fusiona materiales en polvo mediante láser, capa por capa.
Por qué los fabricantes espaciales están recurriendo a la impresión 3D
El proveedor de software de fabricación aditiva, AMFG, ofrece información sobre el impacto de la fabricación 3D en el sector de los viajes espaciales. La empresa... reconoce que “los fabricantes de naves espaciales se enfrentan al desafío de acelerar el desarrollo y la producción de cohetes, reduciendo al mismo tiempo los costos y aumentando la eficiencia”.
AMFG dice El proceso tradicional de fabricación de cohetes implica varios ciclos de prototipado y fases de producción, lo que lo hace costoso y lento. La misma fuente afirma que el proceso de fabricación 3D puede reducir el tiempo de fabricación de las piezas de las 14 semanas tradicionales a tan solo unas pocas, lo que supone un ahorro significativo de tiempo y costes para los fabricantes.
La fabricación en 3D también garantiza la precisión de las piezas, lo que supone un reto cuando se utilizan métodos de fabricación tradicionales.
La primera pieza impresa en 3D en el espacio
Elon Musk fundó SpaceX en 2002. Su misión era reducir el coste de los viajes al espacio para que los humanos pudieran eventualmente colonizar Marte. Segun Para SpaceX, esto se lograría mediante el uso de “vehículos de lanzamiento totalmente reutilizables que serán los más potentes jamás construidos, capaces de transportar humanos a Marte y otros destinos del sistema solar”.
El 5 de septiembre de 2013, Musk anunció a través de un tweet que decía: “La cámara del cohete SpaceX SuperDraco Inconel con camisa de enfriamiento regenerativo emerge de la impresora de metal 3D EOS”.
La fuente de noticias sobre exploración espacial, innovación y astronomía, Space.com (aqui) SpaceX envió su primera pieza impresa en 3D al espacio a principios de este año [2014]». La misma fuente añade que «La pieza, una válvula oxidante principal del motor de cohete, voló a bordo del lanzamiento del cohete Falcon 9 de SpaceX el 6 de enero, que transportaba el satélite comercial de telecomunicaciones Thaicom 6 a órbita».
La viabilidad de utilizar la impresión 3D para fabricar piezas de cohetes quedó validada por el hecho de que la válvula funcionó como se requería en condiciones extenuantes, incluso a temperaturas extremadamente bajas.
SpaceX también está utilizando tecnología de impresión 3D para producir otros accesorios como cascos. Segun Según 3Dnatives.com, “Cada casco cuenta con una visera, válvulas, cerraduras y micrófonos”.
Blue Origin: Inversiones significativas en impresión 3D
Blue Origin es el fabricante aeroespacial fundado por el fundador de Amazon, Jeff Bezos. La empresa se fundó en el año 2000 en Kent, Washington. «Nos comprometemos a construir una ruta espacial para que nuestros hijos puedan construir el futuro», afirma la empresa. declaración de misión.
Blue Origin 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 viajes espaciales económicos y seguros 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 inversión significativa en impresión 3D». Y añade: «Estamos totalmente comprometidos con la adopción de nuevas tecnologías y el aprovechamiento al máximo de sus posibilidades».
3DPrintingIndustry.com también (aqui) Meyerson ilustró en una presentación los beneficios de ahorro de tiempo y costos que ofrece la impresión 3D en comparación con los métodos de fundición tradicionales. En la presentación, Meyerson muestra una pieza que tardó tres meses en fabricarse con impresión 3D. La misma pieza requiere más de 12 meses con métodos de fundición tradicionales.
El motor impreso en 3D que llevará 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 próximo hombre a la superficie de la Luna en 2024”.
Lo emocionante es que el motor BE-7 que impulsa el sistema de aterrizaje lunar se fabricó con tecnología 3D. Esto lo confirma Bezos, quien... dice“El BE-7 es un motor de aterrizaje lunar de hidrógeno líquido/oxígeno líquido de alto rendimiento y fabricación aditiva con 10 000 lbf de empuje, que puede reducirse a 2,000 lbf para un aterrizaje preciso en la Luna”.
Pero eso no es todo. Bezos utilizó un Instagram vídeo 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. because “La NASA no tenía ningún programa para mujeres astronautas”.
Puede que Funk no haya aterrizado en la superficie lunar, pero finalmente tendría la oportunidad de viajar al espacio el 20 de julio de 2021. Tenía 82 años. Funk fue una de las tres pasajeras que viajaron con Bezos en lo que Blue Origin... doblado su “primer vuelo humano”.
Lanzamiento de un cohete totalmente impreso en 3D a la órbita
Relativity Space es una empresa espacial fundada en 2015. La empresa ha indicado su objetivo ser “la primera compañía espacial en lanzar con éxito un cohete totalmente impreso en 3D en órbita”.
Pero, ¿qué significa en realidad un "cohete totalmente impreso en 3D"? Denrie Pérez, quien escribe para Engineering.com, tiene la... https://www.youtube.com/watch?v=xB-eutXNUMXJtA&feature=youtu.be:“Desde los motores hasta el fuselaje, Relativity está automatizando casi todo el proceso de fabricación”.
Pérez añade Que la impresión 3D ha permitido a Relativity modificar sus diseños rápidamente. Señala que, para superar a competidores como SpaceX, la empresa ofrece personalización. «El uso de la impresión 3D permitiría a la empresa modificar repetidamente las cápsulas para adaptarlas a cualquier tipo de satélite», escribe.
Forbes.com cita al director ejecutivo de Relativity, Tim Ellis, quien dice que “con la impresión 3D, podemos fabricar cohetes más rápido, con una fábrica más pequeña y eficiente y con menos procesos”.
El 8 de junio de 2021, Alex Knapp de Forbes.com reportaron Relativity había recaudado 650 millones de dólares en una ronda de capital riesgo de Serie E. Informa que el capital se destinará a acelerar el desarrollo del cohete Terran R de la compañía, que será completamente impreso en 3D y capaz de lanzar cargas útiles mayores que el cohete Falcon 9 de Elon Musk.
Otras empresas espaciales que utilizan la impresión 3D
Con los beneficios que ofrece la impresión 3D en el campo espacial, no sorprende que cada empresa espacial seria parezca estar haciendo algo para fabricar piezas utilizando esta tecnología.
Michael Petch, que escribe para 3DPrintingIndustry.com, informa que el presidente y director ejecutivo de Virgin Galactic, George Whitesides, había informó Durante una entrevista, Petch le dijo que el objetivo de la empresa es reducir el tiempo de producción de sus motores de muchos meses a semanas. Petch indicó que la tecnología 3D desempeñaría un papel fundamental para alcanzar 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 tecnología del MIT (aqui) que “seis de los cohetes [de Rocket Lab] se han lanzado con éxito hasta ahora, cada uno equipado con nueve motores Rutherford que se crean principalmente mediante impresión 3D de metal, al igual que una serie de otros elementos a bordo”.
¿Hay espacio para otros métodos?
Aunque nuevas compañías espaciales están avanzando con tecnologías 3D, parece que otros métodos que se han utilizado durante años todavía tienen espacio 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.
Una prueba de que estos métodos aún tienen futuro es una reciente publicación de empleo de SpaceX que indica que la empresa está contratando ingenieros y técnicos versados en tecnologías relevantes.
El anuncio afirma 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 de alta presión y la puesta en servicio de los equipos e impulsarán el desarrollo de fundición a presión de aluminio “en la empresa.”
A partir de los esfuerzos e inversiones realizados por las nuevas empresas espaciales, es evidente que la impresión 3D será una parte importante del futuro. Para organizaciones como NASALa 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 impresión 3D.
