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Estudios de caso del sector aeroespacial

La grandes ideas vuelan aún más alto con la impresión 3D

Iconos del sector aeroespacial tales como NASA y Piper Aircraft utilizan algunas de las aplicaciones de impresión 3D más fascinantes del mundo.

rover para desierto de la NASA
montaje de NASA
gesto de chris
dibujo CAD de la NASA

Un ágil vehículo de color blanco se desplaza por el desierto de Arizona, maniobrando sobre el implacable terreno mientras el viento y el sol azotan y las temperaturas pasan de un extremo al otro. Las astronautas e ingenieros de la NASA están probando un rover sobre rocas y arena, subiendo y bajando montículos en un entorno que recrea las condiciones salvajes de Marte.

Estamos en Desert RATS (Research and Technology Studies) donde se están haciendo pruebas del rover, un vehículo del tamaño de un Hummer y con una cabina presurizada para alojar a humanos en el espacio. En última instancia podría servir para uno de los objetivos más elevados de la NASA: la exploración humana de Marte. En un futuro próximo, vehículos similares podrían ayudar a los humanos a investigar asteroides cercanos a la Tierra.

El rover es parte integral de la misión de la NASA para extender el alcance humano en el espacio. Su cabina permite alojar a una pareja de astronautas durante días mientras estudian la superficie de otros planetas. Sus doce ruedas robustas sobre seis ejes se adaptan a terrenos irregulares e inseguros. Y su cabina de control avanzada puede inclinarse para bajar hasta el suelo la burbuja de observación.

Piezas de rover impresas en 3D

Para diseñar un vehículo tan tenaz y especializado, los ingenieros de la NASA recurrieron a la ingenuidad y a la tecnología avanzada. Por ejemplo, alrededor del 70 por ciento de las piezas que conforma el rover se fabricaron digitalmente, directamente a partir de diseños por ordenador, en la cámara caldeada de una impresora 3D Stratasys de nivel de producción. El proceso, denominado tecnología Fused Deposition Modeling (FDM) o fabricación aditiva, permite crear formas complejas lo suficientemente resistentes como para el terreno marciano.

Cuando se construye una serie de vehículos muy personalizados y se someten a entornos alienígenas, las piezas de repuesto y los métodos de fabricación tradicionales no son suficientes. Entre las piezas impresas en 3D en el rover de la NASA se incluyen carcasas y respiraderos ignífugos, soportes para cámara, puertas grandes, una gran pieza que hace las veces de parachoques y muchos montajes personalizados. La tecnología FDM ofrece la flexibilidad de diseño y el rápido procesamiento necesarios para construir carcasas adaptadas a montajes electrónicos complejos. Por ejemplo, una de las carcasas exteriores tiene forma de oreja, profunda y retorcida y sería imposible, o al menos prohibitivamente caro, fabricarla mediante mecanizado.

Para las piezas impresas en 3D, la NASA utiliza ABS, PCABS y materiales de policarbonato. La tecnología FDM, patentada por Stratasys, es el único método de impresión 3D que admite termoplásticos de nivel de producción, ligeros pero lo suficientemente resistentes para convertirse en piezas finales.

El fracaso no es una opción

“Siempre se desea ser lo más ligero posible, pero también ser lo suficientemente resistente para contar con un factor de seguridad, de modo que nadie pueda resultar herido”, explica Chris Chapman, ingeniero de pruebas de la NASA. El mantra de la NASA en relación a los viajes tripulados al espacio es: El fracaso no es una opción. Un viaje al espacio somete a un vehículo a esfuerzos intensos, empezando por el lanzamiento desde la Tierra. “Es necesario viajar a varios miles de kilómetros por hora solo para escapar de la atmósfera terrestre. Así que tienes que ser capaz de soportar todas esas vibraciones para salir al espacio y el vehículo no puede resultar dañado”, señala Chapman.

Los ingenieros de la NASA también imprimen prototipos en 3D para probar la forma, adecuación y función de las piezas que utilizarán finalmente en otros materiales. Esto garantiza que las piezas mecanizadas se realicen a partir del mejor diseño posible solucionando los desafíos antes de encargar una fabricación de herramientas cara. “Siempre hay que ceñirse a un presupuesto y en nuestro caso no es diferente”, asegura Chapman.

Cada día, los ingenieros de la NASA y sus dispositivos salvan la distancia entre problemas prácticos tales como el presupuesto y la capacidad de fabricación y el afán humano por descubrir los secretos de otros mundos en el taller, en el desierto y, a la postre, en otro planeta.

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