Il composito roccia-metallo marziano mostra il potenziale della stampa 3D su Marte
PULLMAN, Washington. – Un po’ di polvere marziana sembra fare molto. Una piccola quantità di roccia marziana frantumata simulata mescolata con una lega di titanio ha creato un materiale più resistente e ad alte prestazioni in un processo di stampa 3D che un giorno potrebbe essere utilizzato su Marte per realizzare strumenti o parti di razzi.
Le parti sono state realizzate dai ricercatori della Washington State University con un minimo del 5% fino al 100% di regolite marziana, una sostanza polverosa nera destinata a imitare il materiale roccioso e inorganico che si trova sulla superficie del pianeta rosso.
Mentre le parti con il 5% di regolite marziana erano forti, le parti di regolite al 100% si sono rivelate fragili e si sono rotte facilmente. Tuttavia, anche i materiali ad alto contenuto marziano sarebbero utili nella realizzazione di rivestimenti per proteggere le apparecchiature dalla ruggine o dai danni causati dalle radiazioni, ha affermato Amit Bandyopadhyay, autore corrispondente dello studio pubblicato sull’International Journal of Applied Ceramic Technology .
“Nello spazio, la stampa 3D è qualcosa che deve accadere se vogliamo pensare a una missione con equipaggio perché non possiamo davvero trasportare tutto da qui”, ha affermato Bandyopadhyay, professore alla School of Mechanical and Materials Engineering della WSU. “E se abbiamo dimenticato qualcosa, non possiamo tornare a prenderlo”.
Portare materiali nello spazio può essere estremamente costoso. Ad esempio, gli autori hanno notato che costa circa $ 54.000 per lo space shuttle della NASA mettere solo un chilogrammo di carico utile (circa 2,2 libbre) in orbita terrestre. Tutto ciò che può essere realizzato nello spazio, o sul pianeta, farebbe risparmiare peso e denaro, per non parlare che se qualcosa si rompe, gli astronauti avrebbero bisogno di un modo per ripararlo sul posto.
Bandyopadhyay ha dimostrato per la prima volta la fattibilità di questa idea nel 2011, quando il suo team ha utilizzato la stampa 3D per produrre parti dalla regolite lunare , simulata roccia lunare frantumata, per la NASA. Da allora, le agenzie spaziali hanno abbracciato la tecnologia e la Stazione Spaziale Internazionale ha le proprie stampanti 3D per produrre i materiali necessari in loco e per gli esperimenti.
Per questo studio, Bandyopadhyay, insieme agli studenti laureati Ali Afrouzian e Kellen Traxel, ha utilizzato una stampante 3D a base di polvere per mescolare la polvere di roccia marziana simulata con una lega di titanio, un metallo spesso utilizzato nelle esplorazioni spaziali per la sua forza e le proprietà resistenti al calore. Come parte del processo, un laser ad alta potenza ha riscaldato i materiali a oltre 2.000 gradi Celsius (3.632 F). Quindi, il mix fuso di regolite marziana-ceramica e materiale metallico è fluito su una piattaforma mobile che ha permesso ai ricercatori di creare dimensioni e forme diverse. Dopo che il materiale si è raffreddato, i ricercatori ne hanno testato la resistenza e la durata.
Il materiale ceramico composto al 100% da polvere di roccia marziana si è incrinato mentre si raffreddava, ma come ha sottolineato Bandyopadhyay potrebbe comunque essere un buon rivestimento per gli schermi dalle radiazioni poiché le crepe non contano in quel contesto. Ma solo un po’ di polvere marziana, la miscela con il 5% di regolite, non solo non si incrinava o non formava bolle, ma mostrava anche proprietà migliori rispetto alla sola lega di titanio, il che significava che poteva essere utilizzata per realizzare pezzi più leggeri che potevano comunque sopportare carichi pesanti.
“Ti offre un materiale migliore, più resistente e duro, in modo che possa funzionare significativamente meglio in alcune applicazioni”, ha affermato.
Questo studio è solo l’inizio, ha affermato Bandyopadhyay, e la ricerca futura potrebbe produrre compositi migliori utilizzando metalli diversi o tecniche di stampa 3D.
“Questo stabilisce che è possibile, e forse dovremmo pensare in questa direzione perché non si tratta solo di realizzare parti in plastica che sono deboli, ma parti composite metallo-ceramica che sono forti e possono essere utilizzate per qualsiasi tipo di parte strutturale”, ha affermato.
