Home Forschung & Bildung 3D-gedruckte flexible Objekte aus Mars- und Mondstaub

3D-gedruckte flexible Objekte aus Mars- und Mondstaub

Wissenschaftler der Northwestern University in Chicago habe eine Studie zum 3D-Druck von simulierten Mond- und Marsregolith durchgeführt. Zum Unterschied von anderen Versuchen, wie sie beispielsweise vor Kurzem das Forschungszentrum Fotec durchgeführt hat, hat das Northwestern Forscherteam statt festen Teilen flexible und weichere Testobjekte am 3D-Drucker hergestellt. 

Basis für die Tinte zum 3D-Druck war, wie auch bei der von Fotec durchgeführten ESA-Studie, das Simulanzmaterial JSC-Mars-1A sowie JSC-1A als simulierter Mondregolith. Bei beiden handelt es sich um vulkanisches Material, das einem Prozess unterzogen wird, um der Zusammensetzung und Charakteristik des Regoliths von Mond bzw. Mars zu gleichen. Während Marsregolith aus abgerundeten rauen Partikeln besteht, setzt sich Mondregolith aus ungleichmäßig gezackten Partikeln zusammen. Beide Materialien weisen jedoch ähnliche Fließeigenschaften für den 3D-Druck auf.

Für die Verarbeitung am EnvisionTEC 3D Bioplotter wurden die Simulanzmaterialien mit einem Lösungsmittel sowie einem elastischen Bindemittel vermischt. Nachdem das Lösungsmittel entweicht ist, entsteht eine dickere, druckbare Konsistenz. In dem Zustand ist das viskose Material auch über mehrere Monate haltbar.

Um die Haftung der ersten Schicht sicher zu stellen wurden verschiedene Untergründe für das Druckbett verwendet, darunter Schleif- und Siliziumkarbid-Papier. Die gedruckten Objekte ließen sich auch wieder einfach von dem Untergrund lösen und benötigen keine zusätzliche Zeit zum Trocknen. Die Forscher merkten außerdem an, dass die “Regolith-Tinte” mit einer Reihe von Düsen mit verschiedenen Durchmessern sowie unterschiedlichen Druckverhältnissen während der Extrusion kompatibel ist. So bestehen vielseitige Möglichkeiten hinsichtlich der Art von Strukturen, die sich mit dem Material am 3D-Drucker herstellen lassen, sowie deren Auflösung.

Neben Lego-ähnlichen Bausteinen und Schraubenschlüsseln wurden auch zylindrische Formen mit einer Gitterstruktur-Füllung hergestellt. Diese wurden mechanischen Festigkeitsprüfungen unterzogen. Die Objekte konnten dabei deutlich verformt werden und haben danach wieder ihre ursprüngliche Form angenommen.

Die Studie mit dem Titel “Robust and Elastic Lunar and Martian Structures from 3D-Printed Regolith Inks” wurde im Nature Journal veröffentlicht. Zu den Autoren der Studie zählt auch Dr. Ramille Shah, die bereits seit Längerem im Bereich 3D-Druck und Bioprinting forscht. Unter anderem hat sie vergangenes Jahr eine Studie zu hyperelastischem Knochenmaterial durchgeführt.

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