El regolito marciano —roca triturada simulada de Marte— parece aumentar la resistencia de los materiales impresos en 3D cuando se mezcla con titanio.
Podría ser útil para fabricar revestimientos que protejan los equipos del óxido o de los daños por radiación.
El proceso parece funcionar mejor cuando se utiliza solo un 5 % de regolito, en lugar de un 100 %.
Mezclar una pequeña cantidad de roca marciana triturada simulada con una aleación de titanio produce un material más resistente mediante un proceso de impresión 3D que algún día podría utilizarse en Marte para fabricar herramientas o piezas de cohetes.
Los investigadores fabricaron piezas con entre un 5 % y un 100 % de regolito marciano, una sustancia negra y pulverulenta concebida para imitar el material rocoso e inorgánico que se encuentra en la superficie del planeta rojo.
Aunque las piezas con un 5 % de regolito marciano eran resistentes, las fabricadas con un 100 % de regolito resultaron frágiles y se agrietaban con facilidad. Aun así, incluso los materiales con un alto contenido de material marciano serían útiles para fabricar revestimientos que protejan los equipos del óxido o de los daños por radiación, afirma Amit Bandyopadhyay, autor de correspondencia del estudio publicado en International Journal of Applied Ceramic Technology.
«En el espacio, la impresión 3D es algo que tiene que hacerse si queremos plantearnos una misión tripulada porque realmente no podemos llevarnos todo desde aquí», afirma Bandyopadhyay, profesor de la Escuela de Ingeniería Mecánica y de Materiales de la Universidad Estatal de Washington. «Y si olvidamos algo, no podemos volver a buscarlo».
Llevar materiales al espacio puede ser extremadamente caro. Por ejemplo, poner en órbita terrestre un solo kilogramo de carga útil (unos 2,2 libras) en el transbordador espacial de la NASA cuesta alrededor de 54 000 dólares, señalan los investigadores. Cualquier cosa que pueda fabricarse en el espacio, o en el planeta, ahorraría peso y dinero; además, si algo se rompe, los astronautas necesitarían una forma de repararlo allí mismo.
Bandyopadhyay demostró por primera vez la viabilidad de esta idea en 2011, cuando su equipo utilizó la impresión 3D para fabricar piezas para la NASA a partir de regolito lunar, roca triturada simulada de la Luna. Desde entonces, las agencias espaciales han adoptado la tecnología y la Estación Espacial Internacional cuenta con sus propias impresoras 3D para fabricar materiales necesarios allí mismo y para realizar experimentos.
Para este estudio, Bandyopadhyay, junto con los estudiantes de posgrado Ali Afrouzian y Kellen Traxel, utilizó una impresora 3D de polvo para mezclar polvo de roca marciana simulada con una aleación de titanio, un metal que se utiliza a menudo en la exploración espacial por su resistencia y sus propiedades de resistencia al calor.
Como parte del proceso, un láser de alta potencia calentó los materiales a más de 2000 grados Celsius (3632 °F). Después, la mezcla fundida de material cerámico de regolito marciano y metal fluyó sobre una plataforma móvil que permitió a los investigadores crear piezas de distintos tamaños y formas. Una vez que el material se enfrió, los investigadores comprobaron su resistencia y durabilidad.
El material cerámico fabricado con un 100 % de polvo de roca marciana se agrietó al enfriarse, pero, como señala Bandyopadhyay, aún podría servir para fabricar buenos revestimientos para escudos contra la radiación, ya que en ese contexto las grietas no importan.
Pero con solo un poco de polvo marciano, la mezcla con un 5 % de regolito no solo no se agrietó ni formó burbujas, sino que también mostró mejores propiedades que la aleación de titanio por sí sola. Esto significa que podría utilizarse para fabricar piezas más ligeras capaces de soportar cargas pesadas.
«Se obtiene un material mejor, con mayor resistencia y dureza, que puede ofrecer un rendimiento significativamente superior en algunas aplicaciones», afirma.
Este estudio es solo un comienzo, afirma Bandyopadhyay. Las investigaciones futuras podrían producir mejores materiales compuestos utilizando distintos metales o técnicas de impresión 3D.
«Esto demuestra que es posible y que quizá deberíamos avanzar en esta dirección, porque no se trata solo de fabricar piezas de plástico, que son débiles, sino también piezas compuestas de metal y cerámica, que son resistentes y pueden utilizarse en cualquier tipo de estructura», afirma.
La investigación contó con el apoyo de la National Science Foundation.
