(a) Preliminära tester för 3D-utskrift av månregolitsimulator NU-LHT-2M på en bottenplatta av kolstål och (b) SEM-bild av densamma. Kredit:Politecnico di Milano
En av de stora utmaningarna relaterade till rymdutforskning är utvecklingen av produktionsteknik som kan utnyttja de få resurser som finns tillgängliga i utomjordiska miljöer. Laser 3-D-utskrift av måndamm kan vara svaret på sådana frågor. Minskning av förhöjda kostnader för försörjningskedjan och tider kopplade till rymdutforskning var en av de viktigaste drivkrafterna som sammanförde den gemensamma utredningen på uppdrag av Institutionen för maskinteknik och Institutionen för flygvetenskap och rymdteknik vid Politecnico di Milano om genomförbarheten av 3-D skriva ut en månregolitsimulant (NU-LHT-2M).
Additiv tillverkning eller 3D-utskriftssystem kan möjliggöra förverkligandet av komponenter när det behövs, använda lokalt tillgängliga resurser och genom en direkt konvertering från den digitala CAD -geometrin till det slutliga objektet. 3D-utskrift kan således möjliggöra tillverkning av lätta konstruktioner, med förbättrad prestanda (värmeväxling, slagtålighet, etc.) och större tillförlitlighet på grund av betydande minskningar av antalet komponenter.
Forskningen samordnades av professor Bianca Maria Colosimo, (Institutionen för maskinteknik), och genomfördes med stöd av den italienska rymdorganisationen (ASI) och Europeiska rymdorganisationen (ESA). I projektet samarbetade ett team från Institutionen för maskinteknik som arbetade med utvecklingen av 3D-laserskrivaren ledd av Prof. Barbara Previtali med stöd av Dr. Ali Gökhan Demir, Leonardo Caprio och Eligio Grossi (Institutionen för maskinteknik), som utvecklade prototypen 3-D laserstråleskrivare. Samtidigt ett team från institutionen för flygvetenskap och rymdteknik sammansatt av prof. Michéle Lavagna, Prof. Giuseppe Sala och Lorenzo Abbondanti-Sitta bidrog genom att tillhandahålla måndammsimulanten, samarbetade under de olika experimentella kampanjerna och genomförde materialkarakterisering av slutprodukterna.
Första författaren till studien "Bestämma de möjliga förutsättningarna för bearbetning av månregolitsimulant via laserpulverbäddfusion, " publicerad i den peer-reviewade tidskriften Additiv tillverkning , är Leonardo Caprio, Ph.D. kandidat i avancerad och smart tillverkning vid Politecnico di Milano. Han konstaterade att "En stabil systemarkitektur baserad på användningen av en effektiv laserkälla är grundläggande för att möjliggöra den tekniska överföringen från ett prototypsystem till rymdtillämpningar." Forskningen visade att månpulver eller regolit kunde 3D-utskrivas genom optimering av bearbetningsförhållanden och laserparametrar. Efter forskningens positiva resultat, det var möjligt att definiera riktlinjer för utformningen av ett framtida 3-D-utskriftssystem för användning i rymden.
ASI-Politecnico-avtalets projektledare Danilo Rubini sa:"The Italian Space Agency, som har utbildnings- och forskningsstöd som hörnsten, ser partnerskap med universitet av nationell excellens som en av dess prioriteringar." Partnerskapet med Politecnico di Milano är ett perfekt exempel på samarbete mellan institutioner och universitet som börjar från grundforskning för att generera teknologier och tillämpningar som bidrar till socioekonomisk tillväxt. vi överväger vilken inverkan rymdaktiviteter och satellitdata kan ha på vårt dagliga liv, vi kan se hur rymden är ett ständigt växande möjliggörande element. Teknologisk utveckling som 3D-skrivare och additiv tillverkning när de tillämpas på rymdelement, såsom månregoliten, kan bidra till nya månuppdrag genom in-situ-resursanvändning (ISRU) men kan också hjälpa oss att förstå hur vi kan förbättra hanteringen av markresurser."