Leibniz University Hannover: un metodo di stampa 3D con polveri metalliche testato in microgravità
Perché è importante
Un team della Leibniz University Hannover (LUH) ha dimostrato per la prima volta un processo flessibile di stampa 3D con polveri metalliche in condizioni di microgravità, pensato sia per produrre sia per riparare componenti direttamente nello spazio. La prova affronta il nodo più delicato: la gestione sicura e stabile delle polveri quando l’attrazione gravitazionale è quasi nulla.
Il processo: Laser Metal Deposition (LMD/DED) adattato allo “zero-g”
I ricercatori hanno adattato il Laser Metal Deposition (LMD, DED): un laser fonde polvere metallica che viene depositata a strati su un substrato, consentendo sia la costruzione sia il riporto su superfici danneggiate (riparazioni). Il lavoro è stato condotto in collaborazione con l’Otto von Guericke University Magdeburg.
Dove e come si è svolta la dimostrazione
Gli esperimenti sono stati eseguiti nell’Einstein Elevator (Hannover Institute of Technology – HITec): una struttura a “torre di caduta” di nuova generazione in cui una gondola in vuoto permette cicli rapidi di microgravità. Ogni corsa fornisce circa 4 secondi di condizioni di peso quasi nullo, fino a centinaia di esperimenti al giorno, rendendo possibile una campagna di test intensiva con alta ripetibilità.
Allestimento sperimentale e materiali lavorati
Per operare in microgravità, alimentazione polvere e sorgente laser sono stati integrati in una gondola chiusa e pressurizzata, con accorgimenti per contenere e orientare il flusso di particelle. Nelle prove sono state processate leghe di titanio e nichel, materiali standard in aerospazio.
Risultato: componenti realizzati e riparazioni fattibili in microgravità
Il team ha prodotto campioni cilindrici in microgravità, validando la stabilità del bagno di fusione e l’adesione strato-su-strato anche senza l’azione della gravità. Sul piano applicativo, il medesimo schema di deposizione consente interventi di riparazione su parti consumate in missione, riducendo il fabbisogno di ricambi imbarcati.
Finanziamento e inquadramento del progetto
La ricerca rientra nel progetto “Additive manufacturing in microgravity using laser metal deposition”, finanziato dalla Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG), n. progetto 456663377.
Prossimi passi: dalla polvere metallica alla regolite lunare
Il gruppo LUH progetta una collaborazione con il Laser Zentrum Hannover (LZH) per estendere il processo alla regolite lunare (o simulanti), con l’obiettivo di produrre in situ infrastrutture e ricambi su Luna e, in prospettiva, Marte.
Contesto industriale e spazio: dove si inserisce questo risultato
Questa dimostrazione si affianca a programmi europei e industriali sulla manifattura in orbita: dalla prima parte metallica stampata nello spazio e rientrata a Terra per test nell’ambito ESA Metal3D, ai progetti industriali (es. AddUp per una stampante metallica destinata all’ISS) che puntano a validare processi metal in microgravità su piattaforme orbitali. In parallelo, i programmi ESA esplorano architetture di stampa per grandi volumi con trasporto continuo del pezzo.
Cosa cambia per missioni e logistica
La possibilità di riparare o ricostruire parti metalliche on-site limita il carico di ricambi da lanciare e accorcia i tempi di ripristino funzionale di sistemi critici (meccanici e termostrutturali). Per architetture lunari o marziane, una catena AM che parta da polveri (o regolite) è coerente con il paradigma ISRU (uso di risorse locali).
Approfondimento tecnico
La letteratura scientifica collegata al progetto documenta le sfide del controllo polvere e della solidificazione in LMD sotto caduta libera (Einstein Elevator), compresi i modelli per interpretare la microstruttura in condizioni fuori equilibrio e la validazione di strategie di alimentazione e schermatura.
