Incus項目為在月球上3D打印金屬部件探索出新途徑

2023年7月20日,，南極熊獲悉,，奧地利工程公司和原始設備制造商（OEM）Incus已經(jīng)完成了為期 18 個月的聯(lián)合項目,，該項目旨在探索月球環(huán)境中 3D 打印和零廢物工作流程的可能性。

該項目是歐洲航天局(ESA),、OHBSystem AG和Lithoz共同努力的成果,。在 ESA 的支持和 OHB System AG 的協(xié)調(diào)下，目標是研究是否可以利用在月球上發(fā)現(xiàn)的金屬廢料（例如之前太空任務或舊衛(wèi)星的碎片）來生產(chǎn)高質(zhì)量的 3D 打印零件,�,；�于光刻的金屬制造（LMM）方法。這樣做將有助于改善人類在月球上的居住環(huán)境,。該項目還考慮了使用仿月壤成分的替代材料（月球風化層）造成月球土壤污染的可能性,。

該項目的目標是在月球基地建立一個類似于地球的 3D 打印棲息地，以適應減輕的重力和輻射屏蔽,。3D 打印機所需的修改主要涉及將其尺寸和重量降至最低,。ESA 材料和工藝工程師 Martina Meisnar 博士說道：“考慮到將人類帶回月球并建立基地的挑戰(zhàn)，就地資源利用（ISRU）的話題正在獲得更多的關注。Incus 和項目合作伙伴最近完成的此類項目表明,，LMM 等制造方法非常適合這一項目,。”

△ESA 3D 打印零件,。 圖片來自Incus

月球上的可持續(xù) 3D 打印

利用月球資源和回收廢金屬對于建造可持續(xù)月球基地至關重要,。為了實現(xiàn)這一目標，選擇 LMM方法是因為它能夠使用回收的金屬廢料進行 3D 打印,，同時確保打印和后處理過程中的安全性和簡便性,。月球增材制造面臨著惡劣月球環(huán)境的挑戰(zhàn)，包括大氣,、重力,、溫度、輻射和潛在的污染,。然而,，Incus 3D打印解決方案Hammer Lab35成功地使用回收鈦粉3D打印出高質(zhì)量零件，其強度可與金屬注射成型鈦零件（1000-1050 MPa）相媲美,。

Incus公司表示,，通過采用這種方法，鼓勵了無浪費的可持續(xù)工作流程,。此外,，該項目優(yōu)先考慮創(chuàng)建環(huán)保粘合劑、增強 3D 打印的預處理和后處理方法以及測試適合未來月球應用的不同原型,。該項目成果對于建立可持續(xù)月球基地和推進太空探索具有重要意義,。

Incus 首席執(zhí)行官 GeraldMitteramskogler 博士說道：“這個項目已經(jīng)證明，LMM 技術(shù)能夠使用回收粉末作為原料,，并提供可持續(xù)的零廢物工作流程,。我們預計金屬回收技術(shù)的進一步發(fā)展將為適用于月球環(huán)境、具有更穩(wěn)定的燒結(jié)工藝的金屬材料開辟道路,�,！�

△Hammer Lab35。 圖片由 Incus GmbH 提供,。

地外增材制造技術(shù)的發(fā)展

總部位于德克薩斯州的建筑 3D 打印公司ICON獲得了NASA價值 5720 萬美元的合同,，負責開發(fā)地外建筑系統(tǒng)。該合同是 NASA 小型企業(yè)創(chuàng)新研究 (SBIR) 計劃第三階段的一部分,，它使 ICON 能夠在其之前在奧林巴斯項目下所做的工作基礎上繼續(xù)發(fā)展,。ICON 表示，它收到了近 6000 萬美元來支持其任務的進展,。作為該項目的一部分,，ICON 與建筑公司BIG和SEArch+合作開發(fā)了一種新機器,，能夠利用月球風化層3D 打印永久性月球結(jié)構(gòu)。

此前,，用于月球任務的可3D打印,、可重復使用的發(fā)射和著陸平臺是由來自美國十所學院和大學的本科生團隊開發(fā)的，他們都是NASA阿爾忒彌斯一代的成員,。該概念被稱為月球羽流減緩裝置（Lunar PAD）,，涉及解決著陸燃燒期間遇到的長期存在的問題。這些燃燒常常導致發(fā)動機的排氣擾動松散的月球塵埃,，從而導致湍流,。為了應對這一挑戰(zhàn)，該團隊為月球 PAD 開發(fā)了一種新穎的內(nèi)部幾何形狀,，讓人想起曼陀羅,，以受控的層流方式改變月球塵埃的方向。這種設計旨在最大限度地減少通常由登月引發(fā)的沙塵暴的強度,。值得注意的是,，Lunar PAD 專為使用可用的月球風化層進行 3D 打印而設計。

△3D 打印的月球發(fā)射和著陸平臺的內(nèi)部幾何結(jié)構(gòu),。照片來自 ICON,。