La Agencia Espacial Europea, ESA, ha anunciado un experimento único para facilitar futuras investigaciones de la Luna y Marte. Como parte de la misión de suministro Cygnus NG-20, que se lanzó el 30 de enero, se envió a la ISS una impresora 3D para imprimir metal.
Se supone que la impresora 3D no solo podrá crear nuevas herramientas en órbita, sino también reciclar fragmentos de satélites antiguos para este fin, formando así una economía espacial cerrada. La reutilización de materiales ahorrará tiempo y recursos asociados con el envío de herramientas y carga en un cohete, y permitirá a los investigadores espaciales imprimir las piezas necesarias en órbita.
Pero eso será después. Por ahora, el astronauta de la ESA, Andreas Mogensen, debe preparar e instalar la impresora 3D, que pesa alrededor de 180 kg, en el estante extraíble europeo Mark II en el módulo "Columbus" de la ESA. La impresión se realizará de forma remota, desde la Tierra.
La complejidad del trabajo de impresión 3D con metal radica en que se utilizan altas temperaturas: la temperatura de fusión del acero inoxidable es de aproximadamente 1400 °C, y el metal se funde con un láser. Esto crea riesgos para la tripulación y la propia estación, pero, si todo sale bien, será un gran avance mundial en la exploración espacial.
La impresora 3D de metal utiliza acero inoxidable. Se introduce un alambre hecho de este material en el área de impresión y se calienta con un potente láser, que es un millón de veces más potente que un puntero láser normal. Al sumergir el alambre en un baño de fusión, el extremo del alambre se derrite y el metal se agrega a la impresión.
El baño de fusión tiene un tamaño muy pequeño, de aproximadamente un milímetro de diámetro, y la tensión superficial del metal líquido lo mantiene en su lugar en condiciones de ingravidez. La impresora funciona en una carcasa sellada para evitar que el exceso de calor o humo entren en la cabina de la estación espacial. Antes de comenzar a imprimir, la atmósfera interna de oxígeno de la impresora se reemplazará con nitrógeno, ya que el acero inoxidable caliente se oxidará cuando se exponga al oxígeno.
Se eligieron cuatro formas para verificar el rendimiento de la impresora 3D Metal. Se compararán con las impresiones que se crearon en la Tierra. Cada una de las cuatro impresiones tiene un tamaño menor que una lata de refresco y pesa menos de 250 gramos.
Después de la impresión, el astronauta Andreas sacará cada forma de la impresora y la empaquetará para enviarla de forma segura a la Tierra. Una forma se enviará al Centro Europeo de Astronautas en Colonia, otra a la Universidad Técnica de Dinamarca y dos al Centro Europeo de Investigación y Tecnología Espacial. Los especialistas realizarán un macroanálisis y un microanálisis de las piezas impresas, investigarán sus propiedades térmicas, analizarán e identificarán las diferencias en la calidad y el rendimiento de la impresión entre el entorno espacial y el terrestre.
Cabe destacar que Rusia también planea imprimir nuevos objetos a bordo de la ISS este año. El experimento con el uso de la bioimpresión 4D supone la creación de órganos tubulares en condiciones de ingravidez (uréter, uretra y otros) y su envío a la Tierra para su estudio.