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    El rover Perseverance de la NASA trae piezas de metal impresas en 3D a Marte

    Este videoclip muestra una técnica de impresión 3D en la que un cabezal de impresora escanea cada capa de una pieza, soplado de polvo de metal que se derrite con un láser. Es una de las varias formas en que las piezas se imprimen en 3D en el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA, pero no se usó para crear las partes a bordo del rover Perseverance. Crédito:NASA / JPL-Caltech

    Si quieres ver la ciencia ficción en acción, visitar un taller de maquinaria moderno, donde las impresoras 3D crean materiales en casi cualquier forma que pueda imaginar. La NASA está explorando la técnica, conocida como fabricación aditiva cuando la utilizan ingenieros especializados, para construir motores de cohetes, así como posibles puestos de avanzada en la Luna y Marte. Más cerca en el futuro es un hito diferente:el rover Perseverance de la NASA, que aterriza en el Planeta Rojo el 18 de febrero, 2021, lleva 11 piezas metálicas realizadas con impresión 3D.

    En lugar de forjar, moldura, o cortar materiales, La impresión 3-D se basa en láseres para derretir el polvo en capas sucesivas para dar forma a algo. Hacerlo permite a los ingenieros jugar con diseños y rasgos únicos, como hacer que el hardware sea más liviano, más fuerte, o responde al calor o al frío.

    "Es como trabajar con papel maché, "dijo Andre Pate, el líder del grupo para la fabricación aditiva en el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA en el sur de California. "Construyes cada elemento capa por capa, y pronto tendrás una parte detallada ".

    Curiosidad, Antecesor de la perseverancia, fue la primera misión en llevar la impresión 3D al Planeta Rojo. Aterrizó en 2012 con una pieza de cerámica impresa en 3D dentro del instrumento de Análisis de Muestras en Marte (SAM) similar al horno del vehículo. Desde entonces, la NASA ha continuado probando la impresión 3-D para su uso en naves espaciales para asegurarse de que se comprenda bien la confiabilidad de las piezas.

    Como "estructuras secundarias, "Las piezas impresas de Perseverance no pondrían en peligro la misión si no funcionaran según lo planeado, pero como dijo Pate, "Volar estas partes a Marte es un gran hito que abre la puerta un poco más a la fabricación aditiva en la industria espacial".

    La capa exterior de PIXL, uno de los instrumentos a bordo del rover Perseverance Mars de la NASA, incluye varias piezas hechas de titanio impreso en 3D. El recuadro muestra la mitad frontal de la parte de la carcasa de dos piezas en la que se terminó. Crédito:NASA / JPL-Caltech

    Un caparazón para PIXL

    De las 11 partes impresas que van a Marte, cinco están en el instrumento PIXL de Perseverance. Abreviatura de Instrumento planetario para litoquímica de rayos X, El dispositivo del tamaño de una lonchera ayudará al rover a buscar signos de vida microbiana fosilizada disparando rayos X a las superficies de las rocas para analizarlos.

    PIXL comparte espacio con otras herramientas en la torreta giratoria de 88 libras (40 kilogramos) al final del brazo robótico de 7 pies de largo (2 metros de largo) del rover. Para que el instrumento sea lo más ligero posible, el equipo de JPL diseñó la carcasa de titanio de dos piezas de PIXL, un marco de montaje, y dos puntales de soporte que aseguran la carcasa al extremo del brazo para que sea hueca y extremadamente delgada. De hecho, las partes, que fueron impresos en 3D por un proveedor llamado Carpenter Additive, tienen tres o cuatro veces menos masa que si se hubieran producido de forma convencional.

    "En un sentido muy real, La impresión 3D hizo posible este instrumento, "dijo Michael Schein, Ingeniero mecánico principal de PIXL en JPL. "Estas técnicas nos permitieron lograr un apuntado de baja masa y alta precisión que no se podría hacer con la fabricación convencional".

    Esta imagen de rayos X muestra el interior de una pieza impresa en 3D dentro del instrumento MOXIE de Perseverance. El aire marciano será transportado dentro de los diminutos canales en el centro de esta parte, donde serán precalentados. Imágenes de rayos X como estas se utilizan para comprobar si hay defectos en el interior de las piezas; en este caso, Los ingenieros comprobaron que los canales estuvieran libres de polvo de impresión 3D. Crédito:NASA / JPL-Caltech

    MOXIE enciende el calor

    Las otras seis partes impresas en 3D de Perseverance se pueden encontrar en un instrumento llamado Experimento de utilización de recursos in situ de oxígeno de Mars, o MOXIE. Este dispositivo probará tecnología que, en el futuro, podría producir cantidades industriales de oxígeno para crear propulsor de cohetes en Marte, ayudando a los astronautas a lanzarse de regreso a la Tierra.

    Para crear oxígeno, MOXIE calienta el aire marciano hasta casi 1, 500 grados Fahrenheit (800 grados Celsius). Dentro del dispositivo hay seis intercambiadores de calor:placas de aleación de níquel del tamaño de la palma de la mano que protegen las partes clave del instrumento de los efectos de las altas temperaturas.

    Mientras que un intercambiador de calor maquinado convencionalmente necesitaría estar hecho de dos partes y soldarse entre sí, Los MOXIE se imprimieron en 3-D como una sola pieza en la cercana Caltech, que gestiona JPL para la NASA.

    "Este tipo de piezas de níquel se denominan superaleaciones porque mantienen su resistencia incluso a temperaturas muy altas, "dijo Samad Firdosy, un ingeniero de materiales en JPL que ayudó a desarrollar los intercambiadores de calor. "Las superaleaciones se encuentran típicamente en motores a reacción o turbinas generadoras de energía. Son realmente buenas para resistir la corrosión, incluso cuando hace mucho calor ".

    Aunque el nuevo proceso de fabricación ofrece comodidad, cada capa de aleación que coloca la impresora puede formar poros o grietas que pueden debilitar el material. Para evitar esto, las placas se trataron en una prensa isostática caliente, una trituradora de gas, que calienta el material a más de 1, 832 grados Fahrenheit (1, 000 grados Celsius) y agrega una presión intensa uniformemente alrededor de la pieza. Luego, Los ingenieros utilizaron microscopios y muchas pruebas mecánicas para comprobar la microestructura de los intercambiadores y asegurarse de que fueran adecuados para los vuelos espaciales.

    "Me encantan las microestructuras, ", Dijo Firdosy." Para que yo vea ese tipo de detalle a medida que se imprime el material, y cómo evoluciona para hacer esta parte funcional que está volando a Marte, eso es genial ".


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