Incus项目为在月球上3D打印金属部件探索出新途径

2023年7月20日，南极熊获悉，奥地利工程公司和原始设备制造商（OEM）Incus已经完成了为期 18 个月的联合项目，该项目旨在探索月球环境中 3D 打印和零废物工作流程的可能性。

该项目是欧洲航天局(ESA)、OHBSystem AG和Lithoz共同努力的成果。在 ESA 的支持和 OHB System AG 的协调下，目标是研究是否可以利用在月球上发现的金属废料（例如之前太空任务或旧卫星的碎片）来生产高质量的 3D 打印零件。基于光刻的金属制造（LMM）方法。这样做将有助于改善人类在月球上的居住环境。该项目还考虑了使用仿月壤成分的替代材料（月球风化层）造成月球土壤污染的可能性。

该项目的目标是在月球基地建立一个类似于地球的 3D 打印栖息地，以适应减轻的重力和辐射屏蔽。3D 打印机所需的修改主要涉及将其尺寸和重量降至最低。ESA 材料和工艺工程师 Martina Meisnar 博士说道：“考虑到将人类带回月球并建立基地的挑战，就地资源利用（ISRU）的话题正在获得更多的关注。Incus 和项目合作伙伴最近完成的此类项目表明，LMM 等制造方法非常适合这一项目。”

△ESA 3D 打印零件。 图片来自Incus

月球上的可持续 3D 打印

利用月球资源和回收废金属对于建造可持续月球基地至关重要。为了实现这一目标，选择 LMM方法是因为它能够使用回收的金属废料进行 3D 打印，同时确保打印和后处理过程中的安全性和简便性。月球增材制造面临着恶劣月球环境的挑战，包括大气、重力、温度、辐射和潜在的污染。然而，Incus 3D打印解决方案Hammer Lab35成功地使用回收钛粉3D打印出高质量零件，其强度可与金属注射成型钛零件（1000-1050 MPa）相媲美。

Incus公司表示，通过采用这种方法，鼓励了无浪费的可持续工作流程。此外，该项目优先考虑创建环保粘合剂、增强 3D 打印的预处理和后处理方法以及测试适合未来月球应用的不同原型。该项目成果对于建立可持续月球基地和推进太空探索具有重要意义。

Incus 首席执行官 GeraldMitteramskogler 博士说道：“这个项目已经证明，LMM 技术能够使用回收粉末作为原料，并提供可持续的零废物工作流程。我们预计金属回收技术的进一步发展将为适用于月球环境、具有更稳定的烧结工艺的金属材料开辟道路。”

△Hammer Lab35。 图片由 Incus GmbH 提供。

地外增材制造技术的发展

总部位于德克萨斯州的建筑 3D 打印公司ICON获得了NASA价值 5720 万美元的合同，负责开发地外建筑系统。该合同是 NASA 小型企业创新研究 (SBIR) 计划第三阶段的一部分，它使 ICON 能够在其之前在奥林巴斯项目下所做的工作基础上继续发展。ICON 表示，它收到了近 6000 万美元来支持其任务的进展。作为该项目的一部分，ICON 与建筑公司BIG和SEArch+合作开发了一种新机器，能够利用月球风化层3D 打印永久性月球结构。

此前，用于月球任务的可3D打印、可重复使用的发射和着陆平台是由来自美国十所学院和大学的本科生团队开发的，他们都是NASA阿尔忒弥斯一代的成员。该概念被称为月球羽流减缓装置（Lunar PAD），涉及解决着陆燃烧期间遇到的长期存在的问题。这些燃烧常常导致发动机的排气扰动松散的月球尘埃，从而导致湍流。为了应对这一挑战，该团队为月球 PAD 开发了一种新颖的内部几何形状，让人想起曼陀罗，以受控的层流方式改变月球尘埃的方向。这种设计旨在最大限度地减少通常由登月引发的沙尘暴的强度。值得注意的是，Lunar PAD 专为使用可用的月球风化层进行 3D 打印而设计。

△3D 打印的月球发射和着陆平台的内部几何结构。照片来自 ICON。