화성의 암석-금속 합성물, 화성에서 3D 프린팅의 가능성 보여주다 - Sciencetimes

티타늄 합금과 혼합된 소량의 시뮬레이션된 화성 암석은 언젠가 화성에서 도구나 로켓 부품을 만드는 데 사용할 수 있는 3D 프린팅 프로세스에서 더 강력한 고성능 재료를 만들었습니다. 이 부품은 화성 표면에서 발견되는 암석과 같은 무기 물질을 모방하기 위한 흑색 분말 물질인 화성 표토를 최소 5%에서 최대 100%까지 사용하여 워싱턴 주립 대학 연구원에 의해 만들어졌습니다. 화성 표토가 5% 포함된 부품은 강했지만 100% 표토 부품은 부서지기 쉽고 금이 가기 쉽습니다. 그러나 화성 함량이 높은 재료라도 장비를 녹이나 방사선 손상으로부터 보호하기 위한 코팅을 만드는 데 유용할 것입니다.

약간의 화성 먼지가 먼 길을 가는 것처럼 보입니다. 티타늄 합금과 혼합된 소량의 시뮬레이션된 화성 암석은 언젠가 화성에서 도구나 로켓 부품을 만드는 데 사용할 수 있는 3D 프린팅 프로세스에서 더 강력한 고성능 재료를 만들었습니다.

이 부품은 화성 표면에서 발견되는 암석과 같은 무기 물질을 모방하기 위한 흑색 분말 물질인 화성 표토를 최소 5%에서 최대 100%까지 사용하여 워싱턴 주립 대학 연구원에 의해 만들어졌습니다.

화성 표토가 5% 포함된 부품은 강했지만 100% 표토 부품은 부서지기 쉽고 금이 가기 쉽습니다. 그럼에도 불구하고 화성 함량이 높은 재료라도 녹이나 방사선 손상으로부터 장비를 보호하기 위한 코팅을 만드는 데 유용할 것이라고 Amit Bandyopadhyay는 말했습니다. 응용 세라믹 기술의 국제 저널.

WSU 기계 및 재료 공학부의 Bandyopadhyay 교수는 “우주에서 3D 프린팅은 유인 임무를 생각하려면 발생해야 하는 일입니다. 여기에서 모든 것을 운반할 수 없기 때문입니다.”라고 말했습니다. “그리고 우리가 무언가를 잊었다면, 우리는 그것을 되찾기 위해 돌아올 수 없습니다.”

재료를 우주로 가져오는 것은 극도로 비용이 많이 들 수 있습니다. 예를 들어, 저자들은 NASA 우주 왕복선이 1kg의 페이로드(약 2.2파운드)를 지구 궤도에 싣는 데 약 54,000달러가 든다고 언급했습니다. 우주에서나 행성에서 만들 수 있는 것은 무엇이든 무게와 비용을 절약할 수 있습니다. 문제가 발생하더라도 우주 비행사는 현장에서 수리할 방법이 필요합니다.

Bandyopadhyay는 2011년 그의 팀이 NASA를 위해 3D 프린팅을 사용하여 으깬 달 암석을 시뮬레이션한 달의 표토에서 부품을 제조했을 때 이 아이디어의 실현 가능성을 처음으로 시연했습니다. 그 이후로 우주 기관은 이 기술을 수용했으며 국제 우주 정거장은 현장 및 실험에 필요한 재료를 제조하기 위해 자체 3D 프린터를 보유하고 있습니다.

이 연구를 위해 Bandyopadhyay는 대학원생 Ali Afrouzian 및 Kellen Traxel과 함께 분말 기반 3D 프린터를 사용하여 시뮬레이션된 화성 암석 먼지와 티타늄 합금을 혼합했습니다. 티타늄 합금은 강도와 ​​내열성으로 우주 탐사에 자주 사용되는 금속입니다. 이 과정의 일부로 고출력 레이저가 재료를 섭씨 2,000도(3,632F) 이상으로 가열했습니다. 그런 다음 화성의 표토-세라믹 및 금속 재료의 녹은 혼합물이 움직이는 플랫폼으로 흘러 연구자들이 다양한 크기와 모양을 만들 수 있도록 했습니다. 재료가 냉각된 후 연구원들은 강도와 ​​내구성을 테스트했습니다.

100% 화성 암석 먼지로 만든 세라믹 재료는 냉각되면서 금이 갔지만 Bandyopadhyay가 지적했듯이 균열은 문제가 되지 않기 때문에 여전히 방사선 차폐용으로 좋은 코팅을 만들 수 있습니다. 그러나 5%의 표토를 함유한 혼합물인 약간의 화성 먼지는 균열이나 기포가 발생하지 않을 뿐만 아니라 티타늄 합금 단독보다 더 나은 특성을 나타내어 여전히 무거운 하중을 견딜 수 있는 더 가벼운 조각을 만드는 데 사용할 수 있음을 의미합니다.

“그것은 더 좋고 더 높은 강도와 ​​경도를 지닌 재료를 제공하므로 일부 응용 분야에서 훨씬 더 나은 성능을 발휘할 수 있습니다.”라고 그는 말했습니다.

Bandyopadhyay는 이 연구는 시작에 불과하며 향후 연구에서는 다른 금속이나 3D 프린팅 기술을 사용하여 더 나은 복합 재료를 얻을 수 있다고 말했습니다.

“이것은 그것이 가능하다는 것을 입증하고 아마도 우리는 약한 플라스틱 부품을 만드는 것이 아니라 강하고 모든 종류의 구조 부품에 사용할 수 있는 금속-세라믹 복합 부품을 만드는 것이기 때문에 이 방향으로 생각해야 할 것입니다.”라고 말했습니다.

스토리 출처:

재료 에 의해 제공 워싱턴 주립 대학. 원본 Sara Zaske 작성. 참고: 콘텐츠는 스타일과 길이에 따라 편집될 수 있습니다.

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2022/09/220906083538.htm