Resa possibile la stampa 3D di mattoni utilizzando polvere lunare simulata ed energia solare

Il trasporto dalla Terra delle infrastrutture necessarie ai colonizzatori lunari è tecnicamente impegnativo. Molto più interessante sarebbe la capacità di usare la stampa 3D per costruire le strutture sul posto. Ma questo solleva delle questioni che includono la natura del materiale da utilizzare e come sfruttare l’energia solare necessaria. L’idea di stampare in 3D le strutture nello spazio usando il suolo lunare e l’energia solare sembra fantascienza, ma la tecnologia di domani sta diventando rapidamente la tecnologia di oggi grazie al progetto REGOLIGHT finanziato dall’UE. Il progetto ha sviluppato delle tecniche per far compiere a una prova di concetto rivoluzionaria, stabilita dall’Agenzia spaziale europea, un ulteriore passo.

Avvicinarsi alla stampa 3D nello spazio

Il lavoro fatto dall’Agenzia spaziale europea, usando le strutture al Centro aerospaziale tedesco DLR a Colonia, ha mostrato che è possibile creare dei mattoni a partire da polvere lunare simulata ed energia solare. Un piano della stampante 3D è stato collegato a una fornace solare, per cuocere strati successivi di polvere lunare da 0,1 mm a una temperatura di 1 000°C. Il test ha mostrato che un mattone per costruzioni da 20 x 10 x 3 cm può essere finito in circa cinque ore.

La fornace solare del centro utilizza 147 specchi curvi, che sono in grado di concentrare la luce solare in un fascio ad alta temperatura che è stato usato per fondere granelli di regolite. Visto che questa tecnica dipende dalle condizioni meteorologiche, è stato usato anche un simulatore solare. Questo aveva la forma di una serie di lampade allo xeno, che solitamente troviamo nei proiettori cinematografici. Il risultato mostra che questo metodo per creare del materiale da costruzione, potenzialmente per le costruzioni lunari, è fattibile.

Far compiere alla prova di concetto un ulteriore passo

Il progetto REGOLIGHT (Sintering Regolith with Solar Light) riprodurrà adesso l’esperimento mediante delle prove per vedere quanto la tecnologia funziona bene in condizioni rappresentative di quelle lunari: vuoto e temperature massime elevate. L’idea di riprodurre il risultato nel vuoto sembra essere particolarmente impegnativa, comunque un articolo che il progetto ha recentemente pubblicato in “The Journal of Aerospace Engineering” riporta la loro scoperta che un ambiente sottovuoto ha un effetto positivo sulla sinterizzazione. I granelli si uniscono a una temperatura inferiore rispetto a quanto avviene nell’aria, e questo previene la formazione di ulteriore porosità e aumenta la forza di compressione fino a 152 MPa in confronto a soli 98 MPa per la sinterizzazione nell’aria. Lo studio prende anche in considerazione l’influenza di cambiamenti nel contenuto di vetro, delle principali serie di plagioclasi e del contenuto di ilmenite su un processo di sinterizzazione definito.

Il progetto ha sviluppato varie tecniche per porre le basi per gli esperimenti volti ad accrescere i risultati dell’ESA. Il team ha recentemente annunciato lo sviluppo di sistemi di alimentazione per la regolite che tengono la materia prima in un serbatoio stagno e poi la spargono alla giusta densità e velocità sull’area di stampa. A causa delle caratteristiche abrasive della regolite, un deposito corretto della polvere può essere difficile da controllare. Ma il nuovo dispositivo creato da REGOLIGHT permette di controllare lo spessore di ogni strato mediante il numero dei convogliatori a coclea. Fuoriuscita del materiale (che si verifica quanto l’alimentatore è inattivo), flusso, e spessore adeguato e diffusione del materiale depositato sono stati verificati singolarmente.

Un approccio multidisciplinare

Il team è composto da architetti, ingegneri, progettisti di sistemi e scienziati che stanno affrontando le sfide tecniche da due direzioni. Essi descrivono questo come affrontare la “visione d’insieme” in base alla progettazione dello scenario di missione e a un approccio dal basso verso l’alto, che si concentra sulle proprietà fisiche della polvere di regolite e sulla metodologia della stampa tridimensionale. Il supporto dell’UE alla ricerca sta consentendo a REGOLIGHT di portare il lavoro innovativo dell’ESA al livello successivo.

Per maggiori informazioni, consultare:
Sito web del progetto