BermejaHab: Modelado de Cúpulas y Túneles Conectores en Tinkercad

Tras establecer la escala 1:400 y el diseño de la placa base en nuestra primera entrega, en este post profundizamos en el núcleo arquitectónico de BermejaHab: la construcción de los 3 iglús o cúpulas habitables y los 2 túneles conectores que garantizan la circulación sellada entre los módulos.

En la arquitectura espacial, la forma es función. Diseñar estructuras para la Luna implica resistir la presión interna de aire y facilitar la fabricación con impresión 3D FDM en nuestra Creality K1.

1. Geometría y Vaciado de los 3 Iglús Habitables

Elegimos formas semiesféricas (iglús) porque distribuyen uniformemente las presiones internas y minimizan los puntos de estrés estructural. En Tinkercad, aplicamos la técnica de vaciado concéntrico para lograr cúpulas sólidas y ligeras con un grosor de pared constante de 2,0 mm.

Módulos fabricados:

• Cúpula Central (Hábitat Principal):
  • Dimensiones: Ø50,0 mm de base × 25,0 mm de altura.
  • Interior vaciado: Ø46,0 mm × 23,0 mm (deja una pared rígida de 2,0 mm).
  • Función: Zona residencial de 3 plantas para la tripulación de 10 personas.
• Cúpula Izquierda (Invernadero Aeropónico):
  • Dimensiones: Ø34,0 mm de base × 18,0 mm de altura.
  • Interior vaciado: Ø30,0 mm × 16,0 mm (pared de 2,0 mm).
  • Función: Producción biológica de alimentos y regeneración de oxígeno.
• Cúpula Derecha (Laboratorio y Centro Médico):
  • Dimensiones: Ø34,0 mm de base × 18,0 mm de altura.
  • Interior vaciado: Ø30,0 mm × 16,0 mm (pared de 2,0 mm).
  • Función: Investigación del regolito lunar, análisis médico y área de gimnasio.

2. Perforado de Escotillas: El Cilindro Maestro a Z = 7,0 mm

Para comunicar los 3 módulos entre sí sin crear saltos de nivel ni colisionar con el borde elevado de la placa base, establecimos un eje de perforación único e innegociable a Z = 7,0 mm de altura desde el suelo.

El proceso en Tinkercad paso a paso:

1. Modelado de la herramienta de corte: Creamos un cilindro hueco horizontal de Ø6,4 mm y una longitud extendida de 80,0 mm.
2. Elevación de precisión: Ajustamos la cota de elevación exacta a Z = 7,0 mm.
3. Alineación coaxial: Con la herramienta Alinear (L), centramos el cilindro hueco con los 3 iglús a lo largo del eje transversal.
4. Corte unificado (Ctrl + G): Agrupamos las formas para realizar el perforado simultáneo de los 6 orificios (2 por iglú) en una sola operación.

Al usar Ø6,4 mm en los cortes, las cúpulas pequeñas de 18,0 mm de alto conservan 4,6 mm de pared sólida en la parte superior, lo que garantiza que el techo no sufra deformaciones ni colapsos al imprimirse.

3. Diseño de los 2 Túneles Conectores (Uniones Macho-Hembra)

Los 2 túneles que unen el Hábitat Central con el Invernadero y el Laboratorio están diseñados como conectores de fricción independientes. Esto permite imprimirlos por separado o fusionarlos en una sola estructura digital.

Parámetros técnicos del túnel:

• Diámetro Exterior: Ø6,0 mm (ofrece una tolerancia de 0,4 mm respecto al orificio de Ø6,4 mm del iglú, garantizando un encaje suave y sin holguras).
• Diámetro Interior (Canal Hueco): Ø3,6 mm (representa un pasillo real de 1,44 metros de ancho).
• Grosor de Pared: 1,2 mm (equivalente exactamente a 3 pasadas continuas de boquilla de 0,4 mm).
• Longitud: 20,0 mm por tubo.
• Elevación Eje Z: 7,0 mm (perfectamente alineado con las escotillas de las cúpulas).

Optamos por cortes rectos en los extremos de los túneles en lugar de adaptaciones curvas complejas. Al penetrar unos milímetros dentro de la pared redonda del iglú, el tramo recto actúa como una espiga de ensamble que aporta enorme firmeza mecánica al conjunto.

4. Análisis de Tolerancias para Impresión en la Creality K1

Desde el punto de vista de la fabricación aditiva (FDM), este conjunto destaca por varias ventajas clave:

1. Cero soportes internos: Tanto las semiesferas como los orificios circulares de Ø6,4 mm son geometrías autoportantes. La impresora puede cerrar los arcos sin necesidad de generar material de soporte en el interior.
2. Impresión vertical de los túneles: Recomendamos imprimir los tubos conectores de pie (en sentido vertical). De este modo, la boquilla realiza movimientos circulares continuos, logrando una redondez y un acabado superficial impecables.
3. Encaje de precisión: La holgura de 0,4 mm contempla las pequeñas dilataciones del filamento PLA/PETG, evitando tener que lijar las piezas tras la impresión.

Siguiente paso: La Esclusa Exterior y los Paneles Solares

Con el bloque central, los 3 iglús y los 2 túneles de comunicación completamente alineados a Z = 7,0 mm, la estructura principal de BermejaHab queda terminada.

En el próximo artículo explicaremos el diseño de la esclusa de acceso principal a la superficie lunar y el sistema de captación de energía mediante paneles solares fotovoltaicos orientables.

¡Seguimos avanzando en el Moon Camp Challenge desde el IES Monterroso!