Si hay un sector que ha sabido aprovechar las ventajas de la fabricación aditiva, es el aeroespacial. La impresión 3D ha permitido el diseño y la fabricación de piezas complejas y ligeras con mayor rapidez y eficiencia, algo nunca antes visto, en este y en muchos otros sectores. En un hito para la exploración espacial y la fabricación aditiva, un equipo de la Facultad de Ingeniería FAMU-FSU, institución conjunta de ingeniería de la Universidad de Florida A&M y de la Universidad Estatal de Florida, ha desarrollado sensores impresos en 3D para la NASA, un proyecto que sin duda marca un paso significativo en el uso de la impresión 3D para crear componentes de alto rendimiento.
El equipo de investigación, conformado por estudiantes de ingeniería e ingenieros expertos, estuvo dirigido por el profesor Subramanian Ramakrishnan del Departamento de Ingeniería Química y Biomédica. Con la experiencia del equipo multidisciplinar y la decisión de recurrir a tecnologías innovadoras como la aditiva, lograron fabricar sensores de última generación que superan mecánicamente a los sensores convencionales utilizados en el sector aeroespacial. Este avance es el resultado del proyecto impulsado por la NASA: Additive Manufacturing of Electronics for NASA Applications, en el que se seguirá trabajando durante un año más. Las universidades recibieron 300.000 dólares para la investigación y el desarrollo de los sensores y contarán con el apoyo de ingenieros de la NASA.
Los sensores son un componente vital en las aplicaciones aeroespaciales, estos convierten los fenómenos físicos en señales eléctricas que las computadoras procesan y así los ingenieros pueden entender el comportamiento de los sistemas de la nave, ante las condiciones extremas del espacio. Existen muchos tipos de sensores con funciones precisas, en este caso, se trata de galgas extensométricas, un tipo de sensor que permite medir la deformación de un objeto. Como se puede deducir, estos dispositivos son cruciales durante las misiones aeroespaciales pues monitorean todos los sistemas en tiempo real, previniendo cualquier deformación que comprometa la seguridad y el buen funcionamiento de las naves.
La impresión 3D impulsando la innovación aeroespacial
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Para producir las galgas extensométricas, que son un estampado flexible y aislante, se recurrió a la impresión 3D combinada con un método de cocido por láser que consiste en calentar la tinta para mejorar sus propiedades sin fundirla. Los sensores se imprimieron con tinta de plata y con la ayuda de una impresora del fabricante nScrypt, ideal a la hora de imprimir en superficies curvas. La combinación de ambas técnicas dio como resultado un producto con propiedades mecánicas y eléctricas óptimas. Los sensores son más precisos y han mostrado un mejor desempeño al medir la deformación de objetos. Sobre la siguiente etapa en el desarrollo de los sensores el profesor Ramakrishnan declaró: «También estamos experimentando con novedosas fórmulas de tinta y parámetros de proceso que darán lugar a nuevas reglas de diseño y mejores métodos para la fabricación aditiva rápida de sensores de última generación en la NASA».
El proyecto muestra cómo la tecnología espacial está redefiniendo sus límites. La subvención de dos años, concedida a través del Science Mission Directorate (SMD) Bridge Program de la NASA, busca impulsar la diversidad, la equidad, la inclusión y la accesibilidad en la plantilla de la NASA y en la comunidad científica y de ingeniería de Estados Unidos. «Los estudiantes pasarán dos semestres en la universidad trabajando con científicos de la NASA en uno de los centros», explicó Ramakrishnan, «tendrán acceso durante todo el año a oportunidades de tutoría y networking mientras trabajan en el desarrollo del producto para las futuras misiones espaciales».
El programa hace énfasis en la tutoría de los estudiantes y la expansión de su formación práctica para formar a los científicos del mañana de la NASA, así como facilitar la transición de los estudiantes a los estudios de posgrado o las carreras STEM. Beth Paquette, ingeniera aeroespacial del Centro Goddard de Vuelos Espaciales de la NASA en Greenbelt (Maryland), y Curtis Hill, investigador principal del Centro Marshall de Vuelos Espaciales de la NASA en Huntsville (Alabama) también han colaborado en el proyecto y son algunos de los expertos que trabajarán con los estudiantes.
