Impresión 3D y chatarra de metal para construir cohetes
20/06/2025CATEGORíA: General
Investigadores de Worcester Polytechnic Institute (WPI) pretenden revolucionar la fabricación aditiva in situ combinando la ciencia de los materiales, la inteligencia artificial y la impresión 3D
Este innovador enfoque de la fabricación aditiva, financiado por la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada de Defensa (DARPA), tiene por objeto garantizar que los componentes esenciales puedan producirse incluso en los entornos más limitados en los recursos, incluso cuando el acceso a las cadenas de suministro tradicionales es limitado, como campos de batalla o lugares remotos de búsqueda y rescate.
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La iniciativa, llamada "Rubble to Rockets", aplica un enfoque de aprendizaje automático para identificar materiales, como chatarra y aleaciones mixtas, y entender cómo reaccionan y se unen antes de ser fundidos, mezclados y impresos en 3D para formar nuevas partes fuertes y confiables. Los métodos tradicionales de impresión 3D requieren materiales cuidadosamente controlados y pruebas repetidas y ajustando, algo que no siempre es posible en la configuración del mundo real.
Este trabajo es crucial, ya que nos permite construir componentes de alta calidad a partir de materiales de origen desconocidos con nueva confianza, dijo la profesora asociada Danielle Cote, Harold L. Jurist no 61 y Heather E. Jurist Deanés Profesor de Ingeniería Mecánica y de Materiales, e investigador principal del proyecto. Nuestro objetivo no es sólo construir una solución única, sino crear un marco que guíe las innovaciones futuras. Mediante la mejora de nuestras predicciones y la comprensión del rendimiento de los materiales, podemos allanar el camino para nuevos avances en la fabricación aditiva de fuentes diversas e impredecibles.
El equipo utilizará la tecnología de inteligencia artificial (IA) desarrollada por Citrine Informatics para predecir el comportamiento del material en diversas composiciones, optimizando y automatizando los procesos de caracterización. Al racionalizar el procedimiento, el producto puede fabricarse a un ritmo rápido, pero no a costa de la durabilidad y la resistencia.
Los investigadores diseñarán un cohete sonoro de prueba de concepto para probar la integridad estructural de los metales mixtos y medir el rendimiento y la fiabilidad.
Aplicaciones más amplias e impacto futuro
Más allá de las aplicaciones de defensa, este trabajo tiene amplias aplicaciones en industrias como la energía y el transporte. El enfoque podría desplegarse en submarinos, portaaviones, zonas de socorro en casos de desastre y lugares remotos donde las cadenas de suministro tradicionales son difíciles de mantener. Al abordar los riesgos clave, incluyendo el rendimiento del material, el tamaño del equipo y la precisión del modelo predictivo, la innovación está allanando el camino para soluciones de fabricación más resistentes y sostenibles que apoyen tanto la respuesta de emergencia como las necesidades de infraestructura a largo plazo.
Como parte del proyecto, el equipo de WPI trabajará con subcontratistas incluyendo dos compañías lideradas de WPI-alumni, así como Siemens, y Nightshade Corporation que convertirá la conversión de chatarra en polvo. Esto pone de relieve el papel crucial del proyecto en el desarrollo de la fuerza laboral. Mediante la integración de la informática avanzada de material, la toma de decisiones impulsada por la IA y las innovadoras tecnologías de fabricación aditiva, la iniciativa está ayudando a formar a la próxima generación de ingenieros y científicos, asegurando una mano de obra cualificada que pueda sostener y expandir estas innovaciones en el futuro.
El futuro de la fabricación está en la intersección de tantas disciplinas, incluyendo software, robótica, IA, ciencia de materiales e ingeniería mecánica, dijo Aaron Birt, director general de Solvus Globa l, un subcontratista de la subvención. Esta es una de esas raras oportunidades que demuestra la amplitud de la experiencia técnica necesaria para ofrecer una solución para la fabricación en el punto de necesidad en cualquier parte de la Tierra, la luna o más allá. Esa propuesta muestra la verdadera capacidad de este equipo para imaginar y ofrecer soluciones del mañana.
"VALIS se fundó en la misión de ofrecer tecnología habilitante para maximizar la recuperación de materiales valiosos para las generaciones futuras", dijo Emily Molstad '19, cofundadora de MS '19 y CEO de VALIS Insights, una subcontratista de subvenciones. "Vemos que la industria del reciclaje se está integrando cada vez más verticalmente a medida que los productores y fabricantes de materias primas tienen como objetivo asegurar un suministro confiable de material de chatarra y aumentar el contenido reciclado para reducir los costos. La tecnología que se está desarrollando a través de este programa desbloqueará nuevos niveles de capacidades de ascenso no sólo en lugares remotos restringidos de recursos, sino en toda la cadena de valor de reciclaje con el potencial de fortalecer las capacidades de fabricación nacional".
Además de Cote, el profesor asistente de investigación de WPI Kyle Tsaknopoulos trabajará en el proyecto con varios doctorados, maestrías y estudiantes de pregrado. Se espera que el proyecto esté terminado en noviembre de 2027.
Fuente: https://www.wpi.edu/
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