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Roca marciana triturada mezclada con una aleación de titanio permite producir un material en impresión 3D que algún día podría usarse en Marte para fabricar herramientas o piezas de cohetes.
La proporción de la mezcla ha sido probada por investigadores de la Universidad Estatal de Washington con tan solo un 5% hasta un 100% de regolito marciano, una sustancia negra en polvo destinada a imitar el material inorgánico rocoso que se encuentra en la superficie del planeta rojo.
Mientras que las partes con un 5 % de regolito marciano eran fuertes, las partes con un 100 % de regolito resultaron quebradizas y se agrietaron con facilidad. Aún así, incluso los materiales con alto contenido marciano serían útiles para fabricar recubrimientos para proteger los equipos contra el óxido o el daño por radiación, dijo Amit Bandyopadhyay, autor correspondiente del estudio publicado en el International Journal of Applied Ceramic Technology.
"En el espacio, la impresión 3D es algo que tiene que suceder si queremos pensar en una misión tripulada porque realmente no podemos transportar todo desde aquí", dijo Bandyopadhyay, profesor de la Escuela de Ingeniería Mecánica y de Materiales de WSU. "Y si olvidamos algo, no podemos volver a buscarlo".
Llevar materiales al espacio puede ser extremadamente costoso. Por ejemplo, los autores señalaron que cuesta alrededor de $ 54,000 para que el transbordador espacial de la NASA coloque solo un kilogramo de carga útil (alrededor de 2.2 libras) en la órbita terrestre. Cualquier cosa que se pueda hacer en el espacio o en el planeta ahorraría peso y dinero, sin mencionar que si algo se rompe, los astronautas necesitarían una forma de repararlo en el sitio.
Bandyopadhyay demostró por primera vez la viabilidad de esta idea en 2011 cuando su equipo utilizó la impresión 3D para fabricar piezas de regolito lunar, roca lunar simulada triturada, para la NASA. Desde entonces, las agencias espaciales han adoptado la tecnología y la Estación Espacial Internacional tiene sus propias impresoras 3D para fabricar los materiales necesarios in situ y para experimentos.
Para este estudio, Bandyopadhyay, junto con los estudiantes graduados Ali Afrouzian y Kellen Traxel, utilizaron una impresora 3D a base de polvo para mezclar el polvo de roca marciano simulado con una aleación de titanio, un metal que se usa a menudo en la exploración espacial por su fuerza y ??propiedades resistentes al calor. Como parte del proceso, un láser de alta potencia calentó los materiales a más de 2.000 grados Celsius. Luego, la mezcla derretida de regolito marciano, cerámica y material metálico fluyó hacia una plataforma móvil que permitió a los investigadores crear diferentes tamaños y formas. Después de que el material se enfrió, los investigadores probaron su resistencia y durabilidad.
El material cerámico hecho 100% de polvo de roca marciana se agrietó a medida que se enfriaba, pero como señaló Bandyopadhyay, aún podría ser un buen recubrimiento para los escudos de radiación, ya que las grietas no importan en ese contexto. Pero solo un poco de polvo marciano, la mezcla con un 5% de regolito, no solo no se agrietó ni burbujeó, sino que también exhibió mejores propiedades que la aleación de titanio sola, lo que significaba que podía usarse para fabricar piezas más livianas que aún podían soportar cargas pesadas.
"Le brinda un material mejor, de mayor resistencia y dureza, por lo que puede funcionar significativamente mejor en algunas aplicaciones", dijo.
Este estudio es solo un comienzo, dijo Bandyopadhyay, y la investigación futura puede producir mejores compuestos utilizando diferentes metales o técnicas de impresión 3D.
"Esto establece que es posible, y tal vez deberíamos pensar en esta dirección porque no se trata solo de fabricar piezas de plástico que son débiles, sino piezas compuestas de metal y cerámica que son fuertes y se pueden usar para cualquier tipo de piezas estructurales", dijo.
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