Polvere lunare : è la chiave della colonizzazione dello spazio?  La risposta di Lorenzo Abbondanti Sitta e Michele Lavagna del Politecnico di Milano

La nostra fascinazione per il viaggio nello spazio non finisce mai, e la realtà che siamo stati in grado di andare sulla luna è ancora un fatto affascinante (o forse, se sei un teorico della cospirazione sull’argomento, un dubbio !). La colonizzazione nello spazio è un fattore chiave in molti film di fantascienza, così come il tema di numerose conferenze tenute in tutto il mondo negli ultimi anni, con l’alloggiamento nello spazio come uno dei principali ostacoli. Con l’avvento della stampa 3D (per non parlare dei molti usi della NASA nel corso dei decenni), la colonizzazione sembra più fattibile a causa della possibilità di adottare semplici macchinari che potrebbero utilizzare materiali “locali”, sia sulla luna che su un pianeta lontano come Marte.

Ci si aspetta che la regolite  (conosciuta più comunemente  come “polvere lunarea”) svolgerà un ruolo da protagonista nei materiali abitativi per quei fortunati abitanti dello spazio del futuro – e i ricercatori di tutto il mondo stanno cercando di capire esattamente come potrebbe funzionare. Ora, i ricercatori italiani Lorenzo Abbondanti Sitta e Michele Lavagna del Politecnico di Milano, hanno pubblicato ”  ‘3D Printing of Moon Highlands Regolith Simulant “, discutendo del potenziale della stampa 3D con una regolite  simulata da utilizzare nella fabbricazione di piccole strutture e oggetti.

La stampa 3D nello spazio offre la maggior parte degli stessi benefici che sulla  Terra: velocità ed efficienza nella creazione, nonché facilità nella modifica dei progetti. L’accessibilità è spesso la chiave, insieme alla capacità di ritagliare l’intermediario nella produzione di parti, così come il lavoro nell’edificare strutture.

“L’uso di materiale stampato in 3D per scopi di costruzione deve essere supportato da prove sperimentali delle proprietà meccaniche utili per questo obiettivo”, affermano i ricercatori nel loro articolo. “Nei lavori precedenti la maggior parte dei test sono stati condotti sulla densità del materiale e sulla durezza superficiale senza considerare l’interesse derivante dalla conoscenza di altre proprietà meccaniche come la resistenza alla compressione. In questo lavoro si studia la durezza superficiale e la qualità generale dei prodotti per offrire un confronto con i risultati precedenti, ma lo studio è completato esaminando l’effettiva resistenza del materiale ai carichi di compressione. ”
Gli autori hanno esaminato la preparazione dei materiali, il processo di stampa e i risultati, che hanno dimostrato una certa fattibilità in alcune sfide. Il materiale principale utilizzato per il progetto era noto come materiale di prova NU-LHT-2M, una polvere simulante di regolite grezza che favorisce la stampa 3D selettiva mediante fusione laser (SLM).

La presenza di umidità era un problema:

“Per evitare il più possibile la contaminazione dovuta alla presenza di acqua, la soluzione è stata quella di mettere il lotto in una camera a termovettore per 24 ore dopo di che è stato tenuto in contenitori sigillati di silice. La presenza di acqua si rivelò in seguito difficile da evitare completamente, ma gli esperimenti non furono compromessi dai piccoli residui rimasti nella polvere usata. ”
Anche la dimensione dei granuli era impegnativa, ma non insormontabile:

“A parte i risultati, alcuni grani più grandi sono stati successivamente trovati rendendo obbligatoria una rapida pre-elaborazione prima di caricare la macchina, comprendente la setacciatura manuale e l’ispezione visiva del materiale utilizzato”, hanno affermato i ricercatori.

“L’inclusione di un processo di setacciatura automatico può migliorare la qualità della polvere e portare ad una maggiore precisione e ripetibilità della stampa, ma in questo lavoro uno degli obiettivi era determinare quante condizioni avverse, anche in termini di qualità dei materiali, potrebbero impatto sulla fattibilità del processo, quindi il setacciamento è stato eseguito solo quando la dimensione dei grani era tale da impedire completamente il corretto funzionamento della macchina. ”
Parti stampate ottenute con il set di parametri finale
La stampa 3D del simulatore di regolite è stata esaminata per quanto riguarda:

Energia
Velocità nella scansione
Cova lo spazio
Spessore dello strato
Offset del punto focale
Esemplari nel cast di resina
Inizialmente, c’erano sfide con l’adesione. I ricercatori, tuttavia, hanno trovato un migliore successo con un substrato ceramico.

“Il substrato scelto per il test è una argilla refrattaria comunemente usata per il forno o il forno ad alta temperatura, in grado quindi di sopportare la grande quantità di energia termica scambiata durante il processo e, al contempo, avere una composizione chimica più vicina a quella del polvere usata. La possibilità di rivestire il substrato metallico con uno strato sottile di NU-LHT-2M è stata scartata a causa dei maggiori costi e difficoltà di implementazione nel processo. ”
In conclusione, i ricercatori hanno trovato questo progetto come un buon punto di partenza. Per capire ciò che è pienamente necessario per colonizzare e costruire nello spazio, tuttavia, avranno bisogno di ricercare di più sui materiali e sui processi di stampa 3D.

“I prossimi passi in questo lavoro comprenderanno analisi termiche e investigazione delle proprietà di schermatura delle radiazioni su oggetti stampati, insieme con un aumento del TRL della macchina utilizzata che potrebbe essere ridimensionato e adattato per essere certificato e approvato nello spazio per una dimostrazione di volo o anche uno IOD missione “, ha dichiarato il team di ricerca.

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