La NASA lanza el Instituto de Investigación de Tecnología Espacial para la fabricación aditiva de metales

Dec 31, 2023

17 de abril de 2023

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La NASA ha anunciado que creará dos nuevos institutos para desarrollar tecnología en áreas críticas de ingeniería e investigación climática. Los nuevos Institutos de Investigación de Tecnología Espacial (STRI, por sus siglas en inglés) aprovecharán los equipos dirigidos por universidades estadounidenses para crear programas multidisciplinarios de investigación y desarrollo tecnológico críticos para el futuro de la NASA. Al reunir la ciencia, la ingeniería y otras disciplinas de las universidades, la industria y las organizaciones sin fines de lucro, los institutos tienen como objetivo impactar las futuras capacidades aeroespaciales a través de inversiones en tecnología en etapa inicial.

Uno de los institutos de investigación (el Quantum Pathways Institute) se centrará en la tecnología de detección cuántica en apoyo de la investigación climática. El otro (el Instituto para la Calificación y Certificación de Fabricación Aditiva Basada en Modelos, o IMQCAM, por sus siglas en inglés) trabajará para mejorar la comprensión y ayudar a permitir la certificación rápida de piezas metálicas creadas mediante técnicas de Fabricación Aditiva.

"Estamos encantados de aprovechar la experiencia de estos equipos de varias universidades para crear tecnología para algunas de nuestras necesidades más apremiantes", afirmó Jim Reuter, administrador asociado de la Dirección de Misiones de Tecnología Espacial de la agencia en la sede de la NASA en Washington. "Su trabajo permitirá que la ciencia de próxima generación estudie nuestro planeta natal y ampliará el uso de piezas metálicas impresas en 3D para vuelos espaciales con modelos de última generación".

Cada instituto recibirá hasta $15 millones durante cinco años.

La Universidad Carnegie Mellon en Pittsburgh, Pensilvania, liderará el Instituto para la Calificación y Certificación de Fabricación Aditiva basada en Modelos (IMQCAM), con el objetivo de mejorar los modelos informáticos de piezas metálicas fabricadas de forma aditiva y ampliar su utilidad en aplicaciones de vuelos espaciales. El instituto será codirigido por la Universidad Johns Hopkins en Baltimore, Maryland.

La fabricación aditiva de metal se puede usar para aplicaciones como motores de cohetes, lo que brinda más flexibilidad para crear nuevas piezas cuando cambian los diseños. La tecnología también podría usarse en un puesto avanzado humano en la Luna, donde traer piezas prefabricadas sería costoso y limitante. Sin embargo, la certificación y el uso eficientes de dichas piezas requieren predicciones de alta precisión de sus características.

"La estructura interna de este tipo de pieza es muy diferente a la que se produce con cualquier otro método", agregó Tony Rollett, investigador principal del instituto y profesor de ingeniería metalúrgica y ciencia de los materiales de US Steel en la Universidad Carnegie Mellon. "El instituto se centrará en crear los modelos que la NASA y otros en la industria necesitarían para usar estas piezas a diario".

Los modelos informáticos detallados, conocidos como gemelos digitales, permitirán a los ingenieros comprender las capacidades y limitaciones de las piezas, como la cantidad de tensión que pueden soportar las piezas antes de romperse. Dichos modelos proporcionarán la previsibilidad de las propiedades de las piezas en función de su procesamiento, que es clave para certificar las piezas para su uso. El instituto desarrollará gemelos digitales para piezas AM hechas de materiales de vuelo espacial que se usan comúnmente para la fabricación aditiva, además de evaluar y modelar nuevos materiales.

Somnath Ghosh, profesor Michael G Callas de ingeniería civil y de sistemas en la Escuela de Ingeniería Whiting de la Universidad Johns Hopkins, será el co-investigador principal y codirigirá el instituto, junto con Rollett. Los socios adicionales del instituto incluyen la Universidad de Vanderbilt, la Universidad de Texas en San Antonio, la Universidad de Virginia, la Universidad Case Western Reserve, el Laboratorio de Física Aplicada de la Universidad Johns Hopkins, el Instituto de Investigación del Suroeste y Pratt & Whitney.

La Universidad de Texas en Austin liderará el Quantum Pathways Institute, centrado en el avance de la tecnología de detección cuántica para aplicaciones de ciencias de la Tierra de próxima generación. Dicha tecnología permitiría una nueva comprensión de nuestro planeta y los efectos del cambio climático.

Los sensores cuánticos utilizan los principios de la física cuántica para recopilar potencialmente datos más precisos y permitir mediciones científicas sin precedentes. Estos sensores podrían ser particularmente útiles para los satélites en órbita alrededor de la Tierra para recopilar datos de cambio de masa, un tipo de medición que puede informar a los científicos sobre cómo se mueven y cambian el hielo, los océanos y el agua terrestre. Aunque la física y la tecnología básicas para los sensores cuánticos se han probado en concepto, se requiere trabajo para desarrollar sensores cuánticos con las precisiones necesarias para las necesidades científicas de la próxima generación durante las misiones de vuelos espaciales.

"Los métodos de detección cuántica han demostrado ser muy prometedores en la informática, las comunicaciones y ahora para las aplicaciones de detección remota de las ciencias de la Tierra", afirmó el Dr. Srinivas Bettadpur, investigador principal del instituto y profesor de ingeniería aeroespacial e ingeniería mecánica en la Universidad de Texas. en Austin. "Nuestra intención es hacer avanzar esta tecnología y prepararla para el espacio tan pronto como podamos".

El instituto trabajará para avanzar aún más en la física subyacente a los sensores cuánticos, diseñar cómo se podrían construir estos sensores para misiones espaciales y comprender cómo el diseño de la misión y la ingeniería de sistemas deberían adaptarse para adaptarse a esta nueva tecnología.

Los socios del instituto incluyen la Universidad de Colorado Boulder; Universidad de California, Santa Bárbara; Instituto de Tecnología de California; y el Instituto Nacional de Normas y Tecnología.

www.nasa.gov

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