La impresión 3D en la Luna avanza: nuevos métodos con regolito volcánico francés

Recientemente, se han logrado avances significativos en la impresión 3D de objetos utilizando regolito lunar. Diversos proyectos han explorado esta posibilidad con distintos resultados, aunque la mayoría de ellos requieren la incorporación de aditivos, como polímeros o agua salina, que actúan como agentes aglutinantes. Un estudio reciente de Julien Garnier y sus coautores de la Universidad de Toulouse, publicado en Acta Astronautica, ha abordado la creación de objetos impresos en 3D que se endurecen por compresión utilizando únicamente el regolito.

El envío de materiales al espacio conlleva altos costos, por lo que cualquier tecnología de impresión 3D que dependa de grandes cantidades de suministros terrestres se encuentra en desventaja. Proyectos como el de la empresa AI Spacefactory utilizan aditivos que deben ser fabricados en la Tierra y luego transportados a la Luna, lo que incrementa aún más la complejidad y el coste de la misión.

El Dr. Garnier se propuso superar esta limitación utilizando un proceso conocido como fusión selectiva por láser (SLM) sobre un tipo específico de regulito analógico, conocido como Basalt of Pic d’Ysson (BPY). Esta roca volcánica, proveniente del Pic d’Ysson en Francia, ha ganado popularidad como simulante del regolito lunar desde principios de la década de 2000, gracias a su composición química y mineral similar a las rocas basálticas halladas en la Luna.

El BPY ha sido objeto de varios estudios en el ámbito de la impresión 3D lunar. Investigadores de la Agencia Espacial Europea (ESA) han publicado un trabajo detallando una técnica de «sinterización solar» que utiliza la energía del sol para fusionar el polvo de BPY. Asimismo, el proyecto MOONRISE ha empleado BPY en sus aplicaciones de impresión 3D en microgravedad, aunque la resistencia de los materiales impresos ha sido un desafío constante.

Desafíos en la Resistencia de Materiales Impresos

Los estudios han mostrado que la resistencia a la compresión del BPY impreso en 3D varía considerablemente según la técnica de impresión utilizada. Los procesos de fusión en lecho de polvo, que son comunes para imprimir metales en la Tierra, lograron una resistencia a la compresión de 4.2 MPa, ligeramente superior a la de un ladrillo de mampostería estándar. Sin embargo, esta resistencia se obtuvo con una porosidad cercana al 50%, lo que significa que casi la mitad de la estructura estaba llena de agujeros. La combinación del BPY impreso en 3D con un aglutinante geopolimérico podría aumentar su resistencia, pero esto implicaría la necesidad de transportar dicho geopolímero desde la Tierra.

El Dr. Garnier y sus coautores se centraron en identificar las propiedades del BPY que podrían mejorar sus características mecánicas. Experimentaron con diferentes características, como si el polvo era principalmente «cristalino» o «amorfo». El polvo cristalino presenta una estructura ordenada, lo que provoca que propiedades como la resistencia a la compresión varíen según la dirección del cristal. Por otro lado, el polvo amorfo es más desordenado, con propiedades físicas uniformes en todas direcciones.

Los experimentos revelaron que el polvo 100% cristalino duplica la resistencia a la compresión en comparación con el polvo completamente amorfo, lo que subraya la importancia de seleccionar la estructura del regolito adecuada para la construcción de materiales en una futura base lunar. Optimizar esta mezcla entre estructuras amorfas y cristalinas, así como el tamaño de las partículas del material de partida y los parámetros utilizados en el proceso SLM, son objetivos pendientes para la investigación futura.

Aunque aún queda un largo camino por recorrer antes de que los astronautas puedan imprimir algo funcional en la superficie lunar, la fecha de regreso de la humanidad a la Luna se acerca. Es probable que, en un futuro cercano, una misión aproveche los recursos disponibles en nuestro vecino lunar, y lo haga mediante la fusión de estos materiales con un láser.