AM para WMD: Qué si, y qué no

La fabricación aditiva (AM - Aditive Manufacturing) frecuentemente denominada con el término Impresión 3D, es una tecnología de fabricación relativamente novedosa, que se basa en la agregación de materiales capa sobre capa, de acuerdo con un modelo diseñado en 3D mediante un ordenador provisto del software adecuado.

Este novedoso método productivo contrasta en gran medida con el método convencional, basado en la retirada de material a partir de un bloque hasta lograr el diseño final, ya que permite obtener geometrías tan complicadas que serían imposibles de obtener si no fuera mediante fabricación aditiva. Además de esa ventaja, presenta otra ventaja no menos importante como es la reducción de residuos, ya que no se basa en la retirada de material que luego va a la basura.

Desde sus inicios en la década de los 80, la fabricación aditiva ha venido avanzado de manera lenta pero constante, si bien hay que dejar muy claro que es poco probable que reemplace a los métodos de fabricación tradicionales, cuando se trata de una producción a gran escala. Ahora bien: ¿Hasta qué punto puede ser utilizado este método para la fabricación de armas de destrucción masiva (WMD - Weapons of Mass Destruction)? Esta pregunta no es ociosa en modo alguno, pues ciertos informes de expertos en la materia han concluido que la combinación de fabricación aditiva y web oscura podría favorecer un aumento del riesgo de proliferación.

Ante esta posibilidad, la primera preocupación que se plantea es que pudiera permitir a entidades no estatales la producción de este tipo de armas, gracias a la sustracción de los pertinentes ficheros 3D. Afortunadamente para todos, hay que decir que esto no es tan simple de llevar a cabo por la sencilla razón de que los materiales esenciales no están disponibles ni son aptos para la impresión 3D. Quiero decir que no es posible producir un arma nuclear, química o biológica completa conectando un ordenador a una impresora 3D y presionando el botón de inicio.

¿Quiere esto decir que estamos entonces exentos de riesgo? No y sí: En el mejor de los casos, algunos componentes de las armas podrían imprimirse en 3D y otros componentes podrían adquirirse o producirse por otros medios. Pero aun así, es necesario contar con personas que aporten un imprescindible conocimiento y experiencia en el diseño y la producción de este tipo de armas, para unir todas las piezas hasta conseguir algo que sea verdaderamente utilizable. Por tanto, merece la pena no gastar más tiempo en esta hipótesis y centrarnos en cómo la fabricación aditiva puede ser una ayuda para que las entidades estatales puedan conseguir este tipo de armas de manera más eficiente.

Armas nucleares

Consideremos en primer lugar las armas nucleares. A este respecto, sólo puedo afirmar que hoy y ahora no conozco forma alguna de imprimir con seguridad núcleos de material fisionable. Como mucho, podría ser utilizada para la fabricación de piezas con destino a centrifugadoras. Pero el núcleo fisionable, no. Hoy y ahora desde luego no.

Armas químicas

En términos de armas químicas, hoy y ahora existen ciertas tecnologías de manufactura aditiva que podrían ser utilizadas para obtener microrreactores con los que sintetizar productos químicos a muy pequeña escala, de una manera segura y eficiente. Desde luego no todos los compuestos utilizados para la fabricación de armas químicas podrían obtenerse mediante esos microrreactores, pero otros productos químicos peligrosos podrían ser obtenidos. Esto plantea un riesgo de proliferación moderado en algunas aplicaciones de armas químicas.

Armas biológicas

En el campo de las armas biológicas, la manufactura aditiva puede ser utilizada hasta cierto punto para la producción de armas biológicas, al menos como posibilidad técnica a futuro, ya que podrían utilizarse bioimpresoras para cultivar agentes biológicos. ¿Cuál es el problema hoy y ahora? Pues que las impresoras para materiales biológicos actualmente son muy caras, requieren un gran conocimiento y experiencia, y no son en modo alguno tan accesibles como el resto de impresoras.

Misiles

El área relevante para las armas de destrucción masiva que puede verse más favorecida a corto plazo por la manufactura aditiva es el de los vehículos de transporte; más concretamente, misiles. En este sentido, la manufactura aditiva ya se utiliza ampliamente en las cadenas de suministro relacionadas con la industria aeroespacial, para imprimir componentes de misiles y cohetes. ¿Qué componentes? Fundamentalmente, componentes de motores: El problema de los motores o al menos uno de sus problemas, es que cuantos más componentes forman el motor, más puntos de ruptura añadimos al motor. Sin embargo, la manufactura aditiva permite diseñar y fabricar conjuntos de una sola pieza, eliminando así -o al menos disminuyendo- los puntos de ruptura. Además, al simplificar el conjunto disminuye en gran medida el peso del motor, lo cual supone tambien un cierto ahorro de combustible y un mayor alcance, por no hablar del recorte de costes y tiempos en el proceso de fabricación. 

Manufactura Aditiva aplicada al diseño y fabricación de armas nucleares

La Manufactura Aditiva (en adelante AM por sus siglas en inglés), frecuentemente denominada como Impresión 3D, permite obtener objetos tridimensionales mediante la adición de capas de materiales a partir de un modelo informático.

Esto contrasta con la manufactura convencional o sustractiva, que permite obtener objetos tridimensionales mediante la sustracción de material, siguiendo -o no, como por ejemplo en el caso de la escultura manual- un modelo informático.

La AM reduce las complejidades de los procesos de producción a programas de software, Impresoras 3D y materiales asociados: metales, termoplásticos, fotopolímeros, y un largo etcétera. Esto ofrece una mayor flexibilidad, reduce el desperdicio en la producción y puede permitir la fabricación de algunos artículos que no es posible obtener mediante la manufactura convencional.

La AM ha avanzado constantemente y, de alguna manera, podría considerarse más una tecnología emergida que emergente. No obstante, hay que tener presente que complementa pero no sustituye a los métodos de fabricación tradicional: A cada producto, su tecnología. Sin embargo, al evaluar los riesgos de proliferación de armas nucleares que pueden venir aparejados a las tecnologías AM, es necesario considerar a quién podría beneficiar esta proliferación, y en qué medida sería posible aplicar la AM para fabricar la bomba y su vehículo de transporte.

Fabricación de una bomba nuclear 

En primer lugar, pensemos en organizaciones terroristas.

¿Es posible que la AM les permita obtener de alguna manera un arma nuclear?

La respuesta es NO, o al menos que no es tan simple: Por un lado, algunos materiales esenciales no están disponibles o no son adecuados para la Impresión 3D. Por otro lado, no es posible producir un arma nuclear de principio a fin conectando un ordenador a una Impresora 3D y presionando el botón de inicio.

En el mejor de los casos, tan sólo algunos componentes de las armas podrían imprimirse. Y aún en ese caso, faltaría conseguir el resto de componentes y saber cómo ensamblarlos. Por tanto, el número de organizaciones terroristas con capacidad de sacar beneficio de la aplicación de la AM a la fabricación de armas nucleares quedaría reducida a grupos que cuenten con el necesario conocimiento, experiencia y capacidades para diseñarlas y producirlas de una manera tan eficiente como secreta.

Considerando lo anterior, existe por tanto un riesgo riesgo extremadamente reducido de que organizaciones terroristas puedan utilizar la tecnología AM para conseguir armas nucleares.

En segundo lugar pensemos en "estados gamberros": En este caso, sí que existe un cierto riesgo de que traten de aprovechar las posibilidades inherentes a la manufactura aditiva para el desarrollo de un arma nuclear, pero sólo en la medida que cuenten con los medios humanos y técnicos para su fabricación posterior.

Fabricación de misiles capaces de portar una bomba nuclear

Hemos visto que fabricar una bomba nuclear utilizando manufactura aditiva no es tan fácil como para prestarle un minuto más.

Ahora bien, ¿Y los misiles? Ahí si que existen posibilidades dignas de considerar: La AM ya se usa ampliamente en cadenas de suministro relacionadas con la fabricación de misiles, y existen al respecto diversos casos de éxito publicados por las compañías Orbital ATK, Raytheon y Relativity Space. 

En definitiva, es posible fabricar componentes de misiles mediante AM, e incluso me atrevería a afirmar que será imperativo en la medida que el misil deba desplazarse a velocidades hipersónicas, ya que tales velocidades requieren piecerío de geometría compleja, imposibles o muy difíciles de obtener mediante la manufactura convencional.

Industry 4.0 and the risk of nuclear proliferation

Because 3D printers can produce a wide variety of three-dimensional objects, the potential commercial and industrial applications are generating the arrival of a new manufacturing revolution, known as Industry 4.0.

Industry 4.0 is spreading in all the fields of manufacturing industry, and it also includes (¿why not?) defense industry. Some examples:

• The U.S. National Aeronautics and Space Administration (NASA) is already experimenting with 3D printing in the manufacture of rocket engines.  (Dfr.: Kimberly Newton, “NASA Engineers Test Combustion Chamber to Advance 3-D Printed Rocket Engine Design,” NASA.gov, December 8, 2016)
• The U.S. and British Navies have been using 3D printers on aircraft carriers at sea to produce customized UAVs (Unmanned Aerial Vehicles) during deployments. (Cfr.: Kyle Mizokami, “The future of America’s aircraft carriers?  Floating drone factories,” The Week, April 21, 2016; Jon Rosamond, “U.S., U.K. Navies Expanding Experiments Using 3D Printing,’ USNI News, September 22, 2015.)

But not all about 3D printing is pink-coloured, as it presents certain risks that must be taken into account. In this regard, Matthew Kroenig and Tristan Volpe assessed the risk of nuclear proliferation in their article titled “3D printing the bomb?” (Cfr.: The Washington Quarterly, Vol. 38, No. 3, Fall 2015, pp. 7-19) and the topic is garnering attention among policy analysts.

Much of the concern surrounds whether 3D printing represents a new way for a state-level WMD program to circumvent nonproliferation export controls, thanks to use a convenient way to produce sensitive components: The law uses to run behind the life, and today we have to face the risk of following guidelines developed by the Nuclear Suppliers Group and Missile Technology Control Regime in an era when 3D Printing didn't exist... but to be applied followed in a new era where anybody can send electronically some different CAD files corresponding to different parts of a sensitive assembly, to be printed in different 3D printing service bureaus located in different countries. ¿Impossible? Not at all: If you can imagine it, it can happen. And if the Nuclear Suppliers Group and the Missile Technology Control Regime do not update their guidelines to the new challenges represented by the Industry 4.0, the hidden production and sale of sensitive WMD-relevant dual-use goods is not entirely hypothetical.

U.S. targets entities, persons linked to DPRK’s missile program

 

The Obama administration on Thursday slapped sanctions on entities and individuals with alleged links to the Democratic People’s Republic of Korea (DPRK)’ s ballistic missile and weapons of mass destruction (WMD) programs. (Read more)