Student entwickelt entwickelt 3D-Drucktechnik für Mondstaub

Die NASA arbeitet daran, eine Forschungsbasis auf dem Mond zu errichten, um die ersten Astronaut*innen auf den Mars zu schicken. Brandon Aguiar, ein Student aus Florida, entwickelt dafür eine 3D-Drucktechnik weiter, mit der aus Mondstaub dauerhafte Strukturen hergestellt werden können.

“Es ist sehr teuer, Material ins All zu transportieren. Ein Pfund Material kann Tausende von Dollar kosten”, sagt Aguiar, der sich schon sein ganzes Leben lang für die Erforschung des Weltraums interessiert. “Stellen Sie sich vor, was es den Steuerzahler kosten würde, ganze Häuser auf den Mond zu transportieren. Stattdessen können wir das Material, das dort bereits vorhanden ist, für den Aufbau einer Infrastruktur verwenden.”

Der Student konzentriert sich darauf, wie seine 3D-gedruckten Objekte den Gefahren des Mondes standhalten können, einschließlich Strahlung, Asteroiden und Temperaturschwankungen. Dabei arbeitet er im Plasmaformungslabor der FIU unter der Anleitung von Technikexpert*innen, wie Ambreen Nisar, einer Assistenzprofessorin, die keramische Materialien für die Weltraumforschung und Hyperschallfahrzeuge erforscht.

“Auf der Erde sind die Temperaturen sehr unterschiedlich, je nachdem, wo man sich befindet. In Miami ist es superheiß, aber irgendwo im Nordwesten ist es immer noch eiskalt. Das Gleiche passiert auf dem Mond”, sagte Nisar. “Jedes Material, das verwendet wird, muss extremen Temperaturschocks standhalten.

Aguiar mischt den Mondstaub mit einem Harz, das wie ein Klebstoff wirkt, um die kleinen Felsen zusammenzubinden. Dann druckt er das Material in 3D und lässt es durch einen Ofen laufen, um die gewünschte Form zu erhalten und das Harz wegzubrennen. Der Schlüssel liegt in den richtigen Parametern des 3D-Druck- und Behandlungsverfahrens.

Es ist wie beim Kochen, sagt Aguiar; die Zutaten und Parameter müssen genau stimmen. Das hat er von Professor Arvind Agarwal, dem Leiter des Plasmabildungslabors, gelernt.

“Wenn ich meine neuen Studenten unterrichte, verwende ich immer das Beispiel des Kochens, um die Werkstofftechnik zu erklären”, sagt Agarwal. “Man kann aus einem Hähnchen entweder ein gegrilltes oder ein gebratenes Hähnchen machen. Der Geschmack ist völlig unterschiedlich, aber das Ausgangsmaterial ist dasselbe. Das Gleiche gilt für den Mondstaub, der in Brandons Forschung verwendet wird. Indem er die Art und Weise, wie er den Staub ‘kocht’, verändert, kann er die Leistung seiner Strukturen völlig verändern.”

Aguiar wird seine Forschung im Rahmen eines Stipendiums des Präsidenten als Doktorand an der FIU fortsetzen. Sein 3D-Druckverfahren und seine Parameter sind zum Patent angemeldet und wurden kürzlich in einer Fachzeitschrift veröffentlicht. Aguiars Forschung ist die Fortsetzung eines Abschlussprojekts der FIU-Doktorandin Kazue Orikasa, die nun erforscht, wie Kunststoffe zum Schutz von Technologien im Weltraum eingesetzt werden könnten.