月面での金属部品の 3D プリント: 月面製造の進歩

Jun 24, 2023

3D プリンティングとも呼ばれる積層造形は、技術の向上に伴いさまざまな業界で着実に注目を集めています。 大きな可能性を秘めた分野の 1 つは宇宙探査、特に現場資源利用 (ISRU) の取り組みです。 欧州宇宙機関（ESA）はこの分野の研究を支援しており、月面で金属部品を印刷できる3D印刷ソリューションを開発するオーストリア企業Incusの研究に資金を提供している。

月の鉱石から金属を製造するプロセスはエネルギーと時間がかかり、初期の月探査シナリオでは実現不可能です。 既存の金属をリサイクルすることは、より簡単なアプローチです。 Incus は、リソグラフィーベースの金属製造 (LMM) と呼ばれる技術を採用しています。これには、金属粉末と結合剤を組み合わせ、紫外線を使用して混合物を硬化することが含まれます。 得られた混合物を焼結して完成した金属部品を作成し、従来のサブトラクティブ製造プロセスと比較して無駄を最小限に抑えます。

しかし、月の塵はこのプロセスに課題をもたらします。 月の塵は粘着性があることで知られており、印刷された金属部品の硬化や結合を妨げる可能性があります。 探査機やソーラーパネルからの金属を利用するリサイクルプロジェクトでは、それらは月の塵に長期間さらされるため、特に問題となる。 このようなコンポーネントをリサイクルする前に徹底的に洗浄することは現実的ではありません。 Incus は、印刷プロセスへの影響を評価するために、さまざまな割合の月の塵を混合した新品チタンとリサイクルチタンの両方を使用して、ESA の支援を受けた研究を実施しました。

驚いたことに、結果は肯定的でした。 高濃度の月の塵の粉末は印刷部品の粘度に影響を与えますが、バインダーと粉末の比率を調整することで、部品が必要な気孔率基準を確実に満たすことができました。 ただし、鉄/鋼などの他の種類の素材の印刷を検討したり、高濃度の月の塵がリサイクルのために追加の濾過プロセスを必要とするかどうかを判断したりするには、さらなる研究が必要です。 ESAは、Incusとそのパートナーが月の製造能力をさらに向上させるためのサポートを継続する予定です。

月面での金属部品の 3D プリントにおけるこうした進歩は、将来の宇宙ミッションや月面基地の設立に重大な影響を及ぼします。 地元の資源を活用し、地球の物資への依存を減らすことで、宇宙機関は宇宙探査における持続可能性と自給自足性を高めることができます。