Martian rock-metal-komposit viser potentialet for 3D-print på Mars

Lidt marsstøv ser ud til at række langt. En lille mængde simuleret knust Mars-sten blandet med en titanlegering lavede et stærkere, højtydende materiale i en 3D-printproces, der en dag kunne bruges på Mars til at lave værktøjer eller raketdele.

Delene blev lavet af forskere fra Washington State University med så lidt som 5 % op til 100 % Mars regolit, et sort pulveragtigt stof, der er beregnet til at efterligne det stenede, uorganiske materiale, der findes på overfladen af ​​den røde planet.

Mens delene med 5% Mars regolit var stærke, viste 100% regolith delene sig sprøde og revnede let. Alligevel ville selv materialer med højt Mars-indhold være nyttige til fremstilling af belægninger for at beskytte udstyr mod rust eller strålingsskader, sagde Amit Bandyopadhyay, tilsvarende forfatter til undersøgelsen offentliggjort i International Journal of Applied Ceramic Technology .

"I rummet er 3D-print noget, der skal ske, hvis vi vil tænke på en bemandet mission, fordi vi virkelig ikke kan bære alt herfra," sagde Bandyopadhyay, professor ved WSU's School of Mechanical and Materials Engineering. "Og hvis vi har glemt noget, kan vi ikke komme tilbage for at hente det."

At bringe materialer ud i rummet kan være ekstremt dyrt. For eksempel bemærkede forfatterne, at det koster omkring $54.000 for NASA-rumfærgen at sætte kun et kilo nyttelast (ca. 2,2 pund) i kredsløb om Jorden. Alt, hvad der kan laves i rummet eller på planeten, ville spare vægt og penge - for ikke at nævne, hvis noget går i stykker, ville astronauter have brug for en måde at reparere det på stedet.

Bandyopadhyay demonstrerede først gennemførligheden af ​​denne idé i 2011, da hans team brugte 3D-print til at fremstille dele fra måneregolith, simuleret knust månesten, for NASA. Siden da har rumbureauer taget teknologien til sig, og den internationale rumstation har sine egne 3D-printere til at fremstille nødvendige materialer på stedet og til eksperimenter.

Til denne undersøgelse brugte Bandyopadhyay sammen med kandidatstuderende Ali Afrouzian og Kellen Traxel en pulverbaseret 3D-printer til at blande det simulerede Mars-stenstøv med en titanlegering, et metal, der ofte bruges til udforskning af rummet på grund af dets styrke og varmebestandige egenskaber. Som en del af processen opvarmede en kraftig laser materialerne til over 2.000 grader Celsius (3.632 F). Derefter flød den smeltede blanding af Mars regolith-keramik og metalmateriale ind på en bevægelig platform, der gjorde det muligt for forskerne at skabe forskellige størrelser og former. Efter at materialet var kølet ned, testede forskerne det for styrke og holdbarhed.

Det keramiske materiale lavet af 100% Mars-stenstøv revnede, da det afkølede, men som Bandyopadhyay påpegede, kunne det stadig lave gode belægninger til strålingsskjolde, da revner ikke betyder noget i den sammenhæng. Men bare lidt Mars-støv, blandingen med 5% regolit, revnede eller boblede ikke kun, men udviste også bedre egenskaber end titanlegeringen alene, hvilket betød, at den kunne bruges til at lave lettere vægtstykker, der stadig kunne bære tunge belastninger.

"Det giver dig et materiale med bedre, højere styrke og hårdhed, så det kan yde markant bedre i nogle applikationer," sagde han.

Denne undersøgelse er kun en start, sagde Bandyopadhyay, og fremtidig forskning kan give bedre kompositter ved hjælp af forskellige metaller eller 3D-printteknikker.

"Dette fastslår, at det er muligt, og måske skal vi tænke i denne retning, fordi det ikke kun er at lave plastdele, som er svage, men metal-keramiske kompositdele, som er stærke og kan bruges til enhver form for strukturelle dele," sagde han. + Udforsk yderligere

Forskere bruger 3D-printere til at lave dele af månesten