Investigadores del Laboratorio Nacional Oak Ridge, de EE.UU., imprimieron en 3D el mismo tipo de rueda que la del diseño utilizado por la NASA para su robot lunar. Utilizando un proceso de fabricación aditiva de última generación, demostraron la eficacia de esta tecnología para obtener piezas especializadas en el escenario de la exploración espacial.
Tecnología para aplicaciones espaciales
La rueda fabricada aditivamente está inspirada en las ruedas livianas existentes de un róver de exploración que la NASA planea enviar a la Luna en 2024 para mapear su polo sur. El mapeo determinará cómo se distribuye el agua en su superficie y si se puede recolectar la cantidad suficiente para sustentar a las personas que podrían vivir allí.
“La fabricación aditiva ofrece flexibilidad y, si se tiene la materia prima, se puede fabricar cualquier pieza de repuesto que se necesite, ya sea en el espacio o en la Tierra”, subrayó Brian Gibson, el investigador que dirigió el proyecto. Esto ha despertado mucho interés para una variedad de necesidades de reemplazo, desde herramientas fabricadas rápidamente, hasta piezas fundidas y forjadas de difícil obtención. Las impresoras 3D podrían eventualmente utilizar material local de la Luna o Marte como materia prima.
Notables ventajas de la fabricación aditiva
La impresora utilizada es única en su capacidad de imprimir objetos grandes mientras los pasos ocurren simultánea y continuamente, señaló Peter Wang, quien lidera el desarrollo de nuevos sistemas de fusión de lecho de polvo láser. La impresora 3D utilizó dos láseres coordinados y una placa de construcción giratoria para fundir selectivamente polvo de metal en la forma diseñada.
“Esto aumenta drásticamente la tasa de producción con la misma cantidad de potencia del láser”, comentó Wang, y añadió que el proceso es un 50 % más rápido. “Solo estamos arañando la superficie de lo que el sistema puede hacer. Realmente creo que este será el futuro de la impresión láser en lecho de polvo, especialmente a gran escala y en producción en masa”.
También ofrece la ventaja de actualizaciones rápidas del diseño en respuesta a las pruebas. “Le permite implementar fácilmente características de diseño que son difíciles de implementar con herramientas tradicionales o incluso con una pieza mecanizada tradicionalmente”, explicó Richard Hagen, director del laboratorio de fabricación aditiva en el Centro Espacial Johnson de la NASA.
La rueda prototipo fue fabricada con una aleación a base de níquel y mide aproximadamente 20 cm de ancho y 50 cm de diámetro, mucho más grande que las piezas típicas impresas con sistemas de lecho de polvo metálico. La fabricación aditiva permitió una mayor complejidad en el diseño de la llanta sin costos adicionales ni dificultades de fabricación, puntualizó Gibson, aunque tiene la desventaja de que es un 50 % más pesada que la original de aluminio.
Sujeta a evaluación de su rendimiento por la NASA
Si las pruebas de la NASA demuestran que el prototipo impreso en 3D es tan robusto como las ruedas construidas convencionalmente, los futuros róvers podrían utilizar una única llanta impresa, cuya fabricación le llevó al laboratorio 40 horas. En el prototipo se incluyeron diseños complicados para evaluar el desempeño de la tecnología. “Muchas de estas características de las ruedas se incluyeron solo para resaltar lo que se puede hacer con la fabricación aditiva”, explicó Hagen. Los resultados relacionados con este proyecto se publicaron, recientemente, en 3D Printing and Additive Manufacturing. RT
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