Forschende testen 3D-Druck mit Mondstaub
Forschende der Ohio State University haben gezeigt, dass sich simuliertes Mondgestein mit einem Laser-3D-Druckverfahren zu stabilen Bauteilen verarbeiten lässt. Die Technologie könnte künftig helfen, Infrastruktur direkt auf dem Mond zu produzieren und damit den Transport von Material von der Erde zu reduzieren.
Bild: ESA - M. Cowan
Ein Forschungsteam der Ohio State University hat untersucht, ob sich Mondboden für die Herstellung von Bauteilen im All nutzen lässt. In Experimenten verwandelten die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler eine künstliche Version des Mondstaubs – sogenannten Regolith-Simulanten – mithilfe eines Laser-3D-Druckverfahrens in feste Strukturen. Dabei wurde das Material schichtweise geschmolzen und mit einer Trägeroberfläche verbunden. Das Ergebnis waren kleine, hitzebeständige Objekte mit hoher Stabilität. Solche Materialien könnten künftig beim Bau von Werkzeugen, Infrastruktur oder sogar Habitaten auf dem Mond eingesetzt werden. Die Studie erschien im Fachjournal Acta Astronautica und ist auch im Kontext der geplanten Mondmissionen des NASA-Programms Artemis relevant.
Für ihre Experimente nutzte das Team einen Regolith-Simulanten mit der Bezeichnung LHS-1. Dieses Material ist darauf ausgelegt, den Boden der Mondhochländer nachzuahmen – einer stark verkraterte Region mit basaltischen Gesteinen. Beim Druckprozess wird das Pulver durch einen Laser erhitzt, wodurch es schmilzt und sich mit der darunterliegenden Oberfläche verbindet. Entscheidend für die Qualität der entstehenden Bauteile ist dabei das Umfeld, in dem der Druck stattfindet. In den Tests zeigte sich etwa, dass der Regolith schlecht auf Edelstahl oder Glas haftete, sich jedoch deutlich besser mit einer Aluminium-Silikat-Keramik verband. Dort bildeten sich Kristallstrukturen, die sowohl die mechanische Stabilität als auch die Temperaturbeständigkeit erhöhten. Auch weitere Faktoren beeinflussten das Ergebnis, darunter der Sauerstoffgehalt der Umgebung, die Laserleistung und die Druckgeschwindigkeit.
Die Forschenden sehen in der Technologie einen möglichen Baustein für die sogenannte In-Situ-Ressourcennutzung, bei der Rohstoffe direkt am Einsatzort im All verwendet werden. Dadurch müssten weniger Materialien von der Erde transportiert werden, was Raumfahrtmissionen deutlich effizienter machen könnte. In weiteren Studien wollen die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler untersuchen, wie sich das Verfahren unter noch realistischeren Bedingungen einsetzen lässt. Dazu gehört unter anderem die Frage, wie ein solches Drucksystem künftig betrieben werden könnte – etwa mit Solarenergie statt mit elektrischer Infrastruktur wie im Labor. Langfristig könnten Erkenntnisse aus solchen Projekten nicht nur für die Raumfahrt relevant sein, sondern auch neue Ansätze für nachhaltigere Produktionsmethoden auf der Erde liefern.
Quelle (Englisch): https://news.osu.edu/using-moon-dirt-to-build-future-lunar-colonies/