Investigadores de la West Virginia University, en EE.UU., están estudiando cómo funciona la impresión 3D en un entorno ingrávido con el objetivo de respaldar la exploración y la habitabilidad a largo plazo en naves espaciales, la Luna o Marte.

© wvutoday.wvu.edu / WVU Photo / Brian Persinger

 

Las misiones prolongadas en el espacio exterior requieren la fabricación de materiales y equipos cruciales in situ debido a la dificultad de transportar maquinaria para ello desde la Tierra. Así que la impresión 3D es la tecnología más viable.

 

Los experimentos recientes del equipo de investigación de la West Virginia University se centraron en cómo un entorno de microgravedad afecta a la impresión 3D y para ello utilizaron espuma de titanio, un material con aplicaciones potenciales que van desde el bloqueo de los rayos UV hasta la purificación del agua. La revista ACS Applied Materials and Interfaces publicó sus hallazgos.

 

"Una nave espacial no puede transportar recursos infinitos, por lo que hay que mantener y reciclar lo que tiene y la impresión 3D lo permite", afirma el autor principal Jacob Cordonier, estudiante de doctorado en ingeniería mecánica y aeroespacial en la Facultad de Ingeniería Mecánica y Aeroespacial de WVU. “Puedes imprimir sólo lo que necesitas, reduciendo el desperdicio. Nuestro estudio analizó si una espuma de dióxido de titanio impresa en 3D podría proteger contra la radiación ultravioleta en el espacio exterior y purificar el agua. La investigación también nos permite ver el papel de la gravedad en cómo la espuma sale de la boquilla de la impresora 3D y se extiende sobre un sustrato. Hemos visto diferencias en la forma del filamento cuando se imprime en microgravedad en comparación con la gravedad de la Tierra. Y al cambiar variables adicionales en el proceso de impresión, como la velocidad de escritura y la presión de extrusión, podemos pintar una imagen más clara de cómo interactúan todos estos parámetros para ajustar la forma del filamento”.

 

Konstantinos Sierros, profesor asociado y catedrático de investigación del Departamento de Ingeniería Mecánica y Aeroespacial, ha supervisado los estudios de espuma de titanio del equipo de investigación de microgravedad desde 2016. El trabajo ahora se realiza en sus laboratorios de WVU, pero originalmente requería viajar en un Boeing 727. Allí, los estudiantes imprimieron líneas de espuma en portaobjetos de vidrio durante períodos de ingravidez de 20 segundos cuando el avión estaba en la cima de su trayectoria de vuelo parabólica.

 

"Transportar incluso un kilogramo de material en el espacio es costoso y el almacenamiento es limitado, por lo que estamos investigando lo que se llama 'utilización de recursos in situ'", apunta Sierros. “Sabemos que la luna contiene depósitos de minerales muy similares al dióxido de titanio utilizado para fabricar nuestra espuma, por lo que la idea es que no sea necesario transportar equipos desde aquí al espacio porque podemos extraer esos recursos en la luna e imprimir el equipo necesario para una misión”.

 

Ese equipo necesario incluye escudos contra la luz ultravioleta, que representa una amenaza para los astronautas, la electrónica y otros bienes espaciales.

 

"En la Tierra, nuestra atmósfera bloquea una parte importante de la luz ultravioleta, aunque no toda, razón por la cual nos quemamos con el sol", comenta Cordonier. "En el espacio o en la luna, no hay nada que lo mitigue aparte de su traje espacial o cualquier revestimiento que tenga su nave espacial o su hábitat".

 

Para medir la eficacia de la espuma de titanio para bloquear las ondas ultravioletas, "haríamos brillar luz desde las longitudes de onda ultravioleta hasta el espectro de luz visible", explica. “Medimos cuánta luz pasaba a través de la película de espuma de titania que habíamos impreso, cuánta se reflejaba y cuánta era absorbida por la muestra. Mostramos que la película bloquea casi toda la luz ultravioleta que llega a la muestra y pasa muy poca luz visible. Incluso con sólo 200 micrones de espesor, nuestro material es eficaz para bloquear la radiación UV”.

 

Más información en https://wvutoday.wvu.edu