Desde antenas impresas en 3D que alcanzan alturas de 100,000 pies sobre la Tierra hasta fábricas orbitales futuristas y piezas metálicas fabricadas en el espacio, la impresión 3D está transformando la forma en que construimos para el espacio. En tres avances clave, la NASA, la Universidad de Glasgow y la Agencia Espacial Europea (ESA) demuestran que la fabricación aditiva (AM) es una puerta de entrada a la próxima era de la exploración espacial. Claramente, la AM no es solo una herramienta, sino una parte esencial del futuro de la fabricación fuera de la Tierra.
La Antena 3D de la NASA Alcanza Nuevas Alturas
El último experimento de la NASA ha demostrado que las antenas impresas en 3D podrían desempeñar un papel clave en futuras misiones científicas. Ingenieros del Near Space Network y del Goddard Space Flight Center diseñaron y construyeron una antena dipolo magneto-eléctrica impresa en 3D en tan solo tres meses, utilizando la avanzada tecnología de fabricación aditiva de Fortify.
Imagen cortesía de la NASA/Peter Moschetti.
Esta antena fue diseñada para ofrecer transmisión de señales estable y confiable, aprovechando la tecnología de impresión compuesta de Fortify, una empresa con sede en Boston especializada en imprimir materiales con microestructuras finamente ajustadas, lo que mejora el rendimiento de la antena.
A diferencia de los métodos de fabricación tradicionales, que pueden tardar meses en desarrollarse y ajustarse, esta antena fue impresa en cuestión de horas utilizando un polímero relleno de cerámica con baja resistencia eléctrica.
Una vez completada, la antena fue sometida a rigurosas pruebas en la cámara anecoica de la NASA, uno de los lugares más silenciosos de la Tierra, diseñado para eliminar interferencias electromagnéticas. Posteriormente, fue llevada a Texas, donde se montó en un globo meteorológico y se lanzó a 100,000 pies de altura.
El objetivo era probar su capacidad para enviar y recibir señales en comparación con una antena satelital convencional, y los resultados fueron exactamente lo que la NASA esperaba. No solo la antena impresa en 3D funcionó bien bajo condiciones extremas, sino que el experimento también demostró que el prototipado rápido puede crear herramientas de comunicación de alto rendimiento adaptadas a las especificaciones de cada misión. A medida que la NASA busca formas más económicas y flexibles de apoyar misiones espaciales, la impresión 3D se está volviendo más importante que nunca.
Imprimiendo el Futuro: Una Nueva Era para Fábricas Orbitales
Mientras tanto, al otro lado del Atlántico, investigadores de la Universidad de Glasgow están abordando uno de los mayores desafíos de la fabricación espacial: cómo imprimir en 3D en gravedad cero. Liderados por el profesor de Tecnología Espacial Gilles Bailet, un equipo de la James Watt School of Engineering ha obtenido una patente para un nuevo sistema diseñado para funcionar en el vacío del espacio. En lugar de utilizar impresoras 3D basadas en filamentos tradicionales, el equipo de Bailet desarrolló un material granular capaz de alimentar de manera confiable la boquilla de una impresora en microgravedad.
Para probar su prototipo, el equipo realizó experimentos a bordo de un vuelo parabólico, un avión de investigación que simula ingravidez mediante ascensos pronunciados y descensos rápidos. Durante estos breves períodos de 22 segundos de microgravedad, el equipo monitoreó cómo funcionaba la impresora bajo condiciones similares a las del espacio, y los resultados fueron prometedores.
Si tiene éxito en pruebas futuras, esta tecnología podría allanar el camino para la verdadera fabricación orbital. En lugar de lanzar satélites y equipos completamente ensamblados al espacio —donde las restricciones de peso y tamaño son significativas—, las misiones futuras podrían desplegar impresoras 3D modulares para construir estructuras bajo demanda. Esto podría llevar a la producción en órbita de reflectores solares para la transmisión de energía sin carbono, antenas de comunicación e incluso estaciones de investigación farmacéutica para la producción de medicamentos más puros.
“Actualmente, todo lo que entra en la órbita terrestre se construye en la superficie y se envía al espacio en cohetes. Estos tienen límites estrictos de masa y volumen y pueden dañarse durante el lanzamiento cuando se exceden las restricciones mecánicas, destruyendo cargas útiles costosas en el proceso,” explica Bailet. “Si, en cambio, pudiera colocar fabricadores en el espacio para construir estructuras bajo demanda, nos liberaríamos de esas limitaciones de carga útil. A su vez, eso podría abrir paso a proyectos mucho más ambiciosos y menos intensivos en recursos, con sistemas optimizados para sus misiones y no para las restricciones de los lanzamientos.”
Con su prototipo exitosamente probado en microgravedad, el equipo ahora está buscando financiamiento para una demostración en el espacio y trabajando con la Agencia Espacial del Reino Unido para garantizar que su tecnología se alinee con estrategias de mitigación de desechos espaciales.
Metal Fabricado en el Espacio Regresa a la Tierra
Por primera vez en la historia, una pieza metálica impresa en 3D en el espacio ha regresado a la Tierra. La muestra, creada en la impresora metálica 3D de la ESA a bordo de la Estación Espacial Internacional (ISS), aterrizó en los Países Bajos en el centro técnico de la ESA (ESTEC), donde será sometida a rigurosas pruebas.
Desarrollada por Airbus y sus socios, la impresora metálica fue instalada en el módulo Columbus en enero de 2024 por el astronauta de la ESA Andreas Mogensen durante su misión Huginn. Para junio, había impreso su primera estructura: una línea curva con forma de “S”. Durante el verano, la impresora produjo su primera muestra metálica completa, seguida de una segunda en diciembre.
Ahora de regreso en la Tierra, la primera muestra será probada en el Laboratorio de Materiales y Componentes Eléctricos de ESTEC, donde los científicos la compararán con muestras idénticas impresas en la Tierra. El objetivo es analizar cómo la microgravedad impacta el proceso de impresión 3D en metal y qué significa esto para la fabricación futura en el espacio. La segunda muestra será entregada a la Universidad Técnica de Dinamarca para un análisis adicional.
Aunque los astronautas han operado previamente impresoras 3D de plástico en la ISS, esta marca la primera vez que se logra la impresión 3D de metal en el espacio. Las implicaciones son enormes, ya que las futuras misiones espaciales podrían fabricar herramientas esenciales, piezas de repuesto y componentes estructurales bajo demanda, reduciendo la dependencia de costosas y complejas misiones de reabastecimiento desde la Tierra.
“Conforme las misiones se aventuren más lejos de la Tierra, la fabricación en el espacio será crucial para la autosuficiencia,” señaló la ESA en su anuncio. “Poder imprimir en 3D metal bajo demanda permitirá a los astronautas reparar equipos, crear nuevos componentes y, en última instancia, habilitar una exploración espacial más profunda.”
Estos tres proyectos están impulsando los límites de lo posible en la fabricación espacial. Cada avance muestra la gran versatilidad de la impresión 3D en entornos donde los métodos tradicionales son inalcanzables.