Инновационный метод 3D-печати с лунным реголитом сокращает массу конструкций

3D-печать станет ключевой технологией в освоении космоса благодаря своей универсальности и возможности использования местных ресурсов. Однако чем больше внеземных материалов применяется в процессе, тем сильнее меняются механические свойства изделий, что может привести к снижению прочности на растяжение или сжатие.

Новое исследование, опубликованное на сервере препринтов arXiv учёными Университета Конкордия, определило оптимальное содержание лунного реголита в композитных материалах для 3D-печати. Это открытие позволит увеличить долю местных ресурсов в производстве, сократив затраты на доставку сырья с Земли.

Учёные смешали имитатор лунного реголита (LRS) с полиэфирэфиркетоном (PEEK) — термопластиком, широко используемым в 3D-печати. Ранние попытки комбинировать PEEK с реголитом сталкивались с проблемами: твёрдые частицы реголита затрудняли экструзию, а пористость материала снижала прочность и увеличивала хрупкость.

Решение нашлось в модификации технологии печати. В работе описаны два ключевых усовершенствования:
- Конфигурация шнека: Двойной шнек позволил увеличить долю реголита в смеси до 50%, тогда как ранее предел составлял 30%.
- Промежуточный слой (рафт): Для предотвращения расслоения и деформации использовали полиэфиркетонкетон (PEKK) в качестве подложки, наносимой через второй экструдер.

После печати образцы подвергали отжигу, что улучшило механические свойства, но только при средних концентрациях реголита. При 40% LRS и 60% PEEK удалось сохранить баланс между прочностью и использованием местных ресурсов. Более высокие доли реголита приводили к разрывам полимерных цепей и снижению эффективности отжига.

Перспективы и планы

Хотя технология ещё требует доработки, эксперименты открывают путь к созданию лунных баз с использованием местных материалов. В будущем учёные планируют:

• Тестировать другие полимеры в сочетании с реголитом.
• Проводить печать в условиях, имитирующих лунные (вакуум, пониженная гравитация).
• Оптимизировать параметры отжига для различных смесей.

Уже сейчас ясно, что 3D-печать станет основой для строительства и производства в космосе, а первые шаги, подобные этому исследованию, закладывают фундамент для будущих колониальных миссий.