3-D-print og månestøv:Et astronautsæt til fremtidig rumudforskning?

En af de store udfordringer relateret til rumudforskning er udviklingen af ​​produktionsteknologier, der er i stand til at udnytte de få ressourcer, der er til rådighed i udenjordiske miljøer. Laser 3-D print af månestøv kan være svaret på sådanne spørgsmål. Reduktion af forhøjede forsyningskædeomkostninger og tider forbundet med rumudforskning var blandt de vigtigste drivkræfter, der samlede den fælles undersøgelse på vegne af Department of Mechanical Engineering og Department of Aerospace Science and Technology i Politecnico di Milano om gennemførligheden af ​​3-D udskrivning af en måneregolitsimulant (NU-LHT-2M).

Additiv fremstilling eller 3D-printsystemer kan tillade realisering af komponenter, når det er nødvendigt, ved at anvende lokalt tilgængelige ressourcer og gennem en direkte konvertering fra den digitale CAD-geometri til det endelige objekt. 3D-print kan således muliggøre fremstilling af lette strukturer, med forbedret ydeevne (varmeveksling, slagfasthed, osv.) og større pålidelighed på grund af betydelige reduktioner i antallet af komponenter.

Forskningen blev koordineret af professor Bianca Maria Colosimo, (Institut for Mekanik), og blev udført med støtte fra det italienske rumagentur (ASI) og European Space Agency (ESA). I projektet samarbejdede et team fra Institut for Mekanisk Teknik, som arbejdede på udviklingen af ​​laser 3-D printeren ledet af Prof. Barbara Previtali med støtte fra Dr. Ali Gökhan Demir, Leonardo Caprio og Eligio Grossi (afdelingen for maskinteknik), der udviklede prototypen 3-D laserstråleprinter. Sideløbende et hold fra Department of Aerospace Science and Technology sammensat af Prof. Michéle Lavagna, Prof. Giuseppe Sala og Lorenzo Abbondanti-Sitta bidrog ved at levere månestøvsimulatoren, samarbejde under de forskellige eksperimentelle kampagner og udførte materialekarakterisering af slutprodukterne.

Første forfatter til undersøgelsen "Bestemmelse af de mulige betingelser for behandling af månens regolith -simulant via laserpulverfusion af bed, " offentliggjort i det peer-reviewede tidsskrift Additiv fremstilling , er Leonardo Caprio, Ph.d. kandidat i Avanceret og Smart Manufacturing ved Politecnico di Milano. Han udtalte, at "En stabil systemarkitektur baseret på brugen af ​​en effektiv laserkilde er fundamental for at muliggøre den teknologiske overførsel fra et prototypisk system til rumapplikationer." Forskningen viste, at månepulver eller regolit kunne 3-D printes gennem optimering af behandlingsbetingelser og laserparametre. Efter forskningens positive resultater, det var muligt at definere retningslinjer for design af et fremtidigt 3-D printsystem til brug i rummet.

ASI-Politecnico-aftalens projektleder Danilo Rubini sagde:"Det italienske rumagentur, som har uddannelse og forskningsstøtte som sin hjørnesten, ser partnerskaber med universiteter af national ekspertise som en af ​​dets prioriteter." Partnerskabet med Politecnico di Milano er et perfekt eksempel på samarbejde mellem institutioner og universiteter, der starter fra grundforskning for at generere teknologier og applikationer, der bidrager til socioøkonomisk vækst. Hvis vi overvejer den indvirkning, rumaktiviteter og satellitdata kan have på vores daglige liv, vi kan se, hvordan rummet er et altid voksende element. Teknologisk udvikling såsom 3D-printere og additiv fremstilling, når den anvendes på rumelementer, såsom måneregolitten, kan bidrage til nye månemissioner gennem in-situ-ressourceudnyttelse (ISRU), men kan også hjælpe os med at forstå, hvordan man kan forbedre forvaltningen af ​​jordbaserede ressourcer."