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Comment imprimer des briques en 3D en simulant l'énergie solaire et de la poussière lunaire

L'impression 3D pourrait être d'une grande utilité pour l'exploration lunaire. Le poids est une contrainte majeure pour tous les voyages dans l'espace et la possibilité de créer des structures in situ en utilisant des matériaux lunaires et l'énergie solaire pourrait accélérer la colonisation de la Lune.
Comment imprimer des briques en 3D en simulant l'énergie solaire et de la poussière lunaire
Coloniser la Lune demande d'y transporter l'infrastructure nécessaire, ce qui s'avère compliqué techniquement. Il serait bien plus pratique de pouvoir recourir à l'impression 3D pour construire sur place les structures nécessaires. Mais ceci soulève des questions, notamment sur la nature du matériau à utiliser et la façon d'exploiter l'énergie solaire nécessaire. Si l'idée d'imprimer des structures en 3D dans l'espace en utilisant la poussière lunaire et l'énergie solaire semble tout droit sortie d'un film de science-fiction, cette technologie futuriste devient envisageable dès aujourd'hui grâce au projet REGOLIGHT financé par l'UE. Le projet a développé les techniques nécessaires pour faire progresser un concept révolutionnaire imaginé par l'Agence spatiale européenne (ESA).

Vers l'impression 3D dans l'espace

Les travaux menés par l'Agence spatiale européenne dans les installations du Centre aérospatial allemand (DLR) de Cologne ont montré qu'il était possible de fabriquer des briques à partir de poussière lunaire et d'énergie solaire simulées. L'équipe a relié une table d'impression 3D à un four solaire pour cuire des couches successives de 0,1 mm de poussière solaire à une température de 1000°C. D'après les tests, une brique de 20 x 10 x 3 cm peut être fabriquée en cinq heures.

Le four solaire du centre est constitué de 147 miroirs incurvés qui concentrent la lumière du soleil en un rayon à haute température utilisé pour faire fondre les grains de régolithe. Cette technique dépendant des conditions météorologiques, un simulateur solaire a également été utilisé. Celui-ci utilisait un ensemble de lampes au xénon, couramment utilisées dans les projecteurs de cinéma. Les résultats démontrent la faisabilité de cette méthode de fabrication de matériaux de construction destinée à être utilisée sur la lune.

Faire progresser la preuve de concept

Le projet REGOLIGHT (Sintering Regolith with Solar Light) reproduira à présent l'expérience en procédant à des essais, pour voir si la technologie fonctionne correctement dans des conditions caractéristiques de la Lune: le vide et une très large amplitude de températures extrêmes. L'idée de reproduire le résultat dans le vide semble particulièrement complexe, mais un article récemment publié par le projet dans «The Journal of Aerospace Engineering» révèle que les résultats obtenus montrent que le vide a un effet positif sur le frittage. Les grains se lient à une température plus basse que dans l'air, ce qui empêche la formation d'une porosité supplémentaire et augmente la force de compression jusqu'à 152 MPa contre seulement 98 MPa dans le cas d'un frittage à l'air. L'étude examine également l'influence sur un processus de frittage défini de changements dans la teneur en verre, en ilménite et en plagioclases.

Différentes techniques ont été mises au point par le projet pour apporter les bases nécessaires à des essais visant à compléter les résultats de l'ESA. L'équipe a récemment annoncé le développement d'un système d'alimentation en régolithe qui insère le matériau brut dans un réservoir scellé et le répand à la densité et à la vitesse adéquates sur la zone d'impression. En raison de l'abrasivité du régolithe, le dépôt de la poudre peut être difficile à contrôler. Toutefois, le nouvel appareil créé par ROGOLIGHT permet d'ajuster l'épaisseur de chaque couche grâce à plusieurs vis sans fin. L'équipe a vérifié les fuites de matériaux (qui ont lieu lorsque le système d'alimentation est inactif), le flux, l'épaisseur et la répartition du matériau déposé.

Une approche multidisciplinaire

L'équipe est constituée d'architectes, ingénieurs, concepteurs systèmes et scientifiques qui appréhendent les difficultés techniques depuis deux perspectives. Pour eux, l'approche consiste en considérer la «situation globale» à partir de la conception d'un scénario de mission et à adopter une approche «ascendante» axée sur les propriétés physiques de la poussière de régolithe et la méthodologie de fabrication par addition. Grâce au soutien de l'UE, le projet REGOLIGHT a pu poursuivre les travaux extraordinaires menés par l'ESA.

Pour plus d'informations, veuillez consulter:
site web du projet

Source: D'après des informations communiquées par le projet et des communiqués de presse

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