宇宙船、着陸船、探査車は月面で部品としてリサイクルされる可能性がある

積層造形は技術の進歩に伴い、徐々に有用性が高まっています。 同社が開発を続けている場所の 1 つは宇宙探査の分野です。 これは、現場資源利用（ISRU）の取り組みに不可欠な部分として長い間議論されており、月面の初期の探査者が生き残るために必要な適切な道具や資材を確保するために特に重要です。 欧州宇宙機関は、その技術開発要素基金が月面で金属部品を再印刷できる3Dプリンティングソリューションを開発するIncusというオーストリア企業の研究を支援しており、その研究努力を支援している。

月には間違いなく、ロボットや探検家が採掘できる金属鉱石が豊富にあります。 しかし、その鉱石から金属を製造するにはエネルギーと時間がかかり、初期の月探査シナリオではどちらも限界があります。 したがって、既存の金属をリサイクルするという、より単純なプロセスを使用する方がおそらく良いでしょう。

少なくとも、それが Incus で行われた研究の根底にある考え方です。 同社は、金属粉末と結合剤を組み合わせ、紫外線を使用して得られた混合物を硬化させる、リソグラフィーベースの金属製造 (LMM) として知られる技術を使用しています。 その後、これを一緒に焼結して、従来の「サブトラクティブ」製造プロセスの無駄を一切省いて完成部品を作ります。

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しかし、月では、そのプロセスにさらなる課題が伴います。 競合する他のすべてのプロセスと同様に、月の物質の中で最も厄介な物質である塵に対処しなければなりません。 月の塵はそれが引き起こす問題で有名であり、それらの問題は LMM のような製造プロセスにまで浸透しています。 粉塵の濃度が高すぎると、硬化と結合が機能せず、印刷中の金属部品は文字通り粉々に砕けてしまいます。

これは、月の塵に長期間さらされた探査機や太陽電池パネルなどの金属を利用するリサイクル プロジェクトの場合に特に深刻です。 月の塵は非常に粘着性が高いため、リサイクルする前に完全に洗浄することは非現実的です。 したがって、月のリサイクル部品からの粉末を理想的に使用するLMMのようなプロセスでは、その粉末原料中に単なる金属ではなく、かなりの割合の月の塵が含まれる可能性が高くなります。

インカスは、それがどれほどの問題なのかを理解しようと努めました。 彼らのESA後援による研究では、新品とリサイクルされたチタンの両方を、異なる割合の月の塵の混合物と組み合わせて使用​​しました。 チタンは地球上では高価な素材かもしれませんが、月ではさらに価値があり、航空宇宙部品で広く使用されていることから比較的一般的です。 しかし、その粉末に最大 10% の月の塵が組み込まれている場合、部品として再印刷されるとどう反応するでしょうか?

実際、驚くほどうまくいきました。 高濃度の月の塵の粉末は印刷された金属部品の粘度に影響を与える可能性がありますが、バインダーと粉末の比率を変えることで、部品が地球の射出成形プロセスで可能なのと同じ気孔率基準を満たすことが保証されます。

だからといって、LMM が月のゴールデンタイムに向けて準備ができているわけではありません。 鉄/鋼鉄などの他の種類の材料印刷については、まだ作業が残っている。また、さらに高濃度の月の塵が金属をリサイクルする前に、ある種の濾過プロセスを強いられるかどうかについても検討が必要である。 ESA はサポートを継続することに熱心なようですので、近いうちに Incus とそのパートナーからさらなる結果が得られるかもしれません。

詳細:ESA – 月面生命体のための部品のリサイクルUT – 月面での 3D プリント。 レゴリスからペースト、有用なオブジェクトや構造物まで UT – これは月の居住地用の 3D プリントされたスチール床のプロトタイプです UT – 将来の月面基地に関するヨーロッパのビジョン。 ムーンダストから作られています。

リード画像: 最終的にリサイクルできる 3D プリント部品と並んだペン。クレジット – Incus