Stampare in 3D con laser e polvere lunare è la risposta a una delle principali sfide legate all’esplorazione spaziale: lo sviluppo di tecnologie produttive che permettano l’impiego delle poche risorse disponibili in ambiente extra-terrestre. È nato da qui lo studio di Leonardo Caprio, dottorando in Advanced and Smart Manufacturing presso il Dipartimento di Meccanica del Politecnico di Milano .
Cogliendo i limiti legati ai tempi d’approvvigionamento e agli elevati costi d’invio di materiale nello spazio, Leonardo Caprio ha elaborato lo studio di fattibilità del processo di stampa 3D con un simulante di polvere lunare (NU-LHT-2M) al fine di realizzare componenti strutturali. La ricerca “Determining the feasible conditions for processing lunar regolith simulant via laser powder bed fusion”, edita su “Additive Manufacturing”, dimostra la possibilità di stampa della polvere lunare o regolite, grazie a un giusto compromesso tra parametri laser e condizioni di processo.
A seguito degli esiti positivi della ricerca, è stato possibile definire le linee guida per la progettazione di un futuro sistema di stampa 3D destinato all’utilizzo in ambito spaziale. “L’architettura del sistema, che prevede l’utilizzo di sorgenti laser ad alta efficienza energetica, dovrà essere semplice e funzionale, per permettere di passare dal prototipo di laboratorio a un sistema per applicazioni reali”, spiega Leonardo Caprio.
I sistemi di Additive Manufacturing o stampa 3D permettono la stampa di oggetti e componenti, quando servono, utilizzando risorse locali e intervenendo solo sul file CAD che rappresenta la geometria dell’oggetto da realizzare. La stampa 3D abilita strutture più leggere, con nuove funzionalità – scambio termico, resistenza all’impatto – e maggiore affidabilità e durata, grazie alla significativa riduzione del numero di componenti.
La ricerca è nata all’interno di un progetto coordinato dalla Prof.ssa Bianca Maria Colosimo, del Dipartimento di Meccanica del Politecnico di Milano, nell’ambito di attività svolte in collaborazione con l’ASI, Agenzia Spaziale Italiana, e con l’ESA, Agenzia Spaziale Europea.
Il progetto ha visto anche la collaborazione della Prof.ssa Barbara Previtali, sempre del Dipartimento di Meccanica del Politecnico di Milano, che ha messo a punto un prototipo di stampante 3D a fascio laser che stampa regolite, e il gruppo della Prof.ssa Michéle Lavagna, del Dipartimento di Scienze e Tecnologie Aerospaziali del Politecnico di Milano, che ha messo a disposizione il simulante di polvere lunare, supportato la parte sperimentale e condotto i test finali per caratterizzare il prodotto stampato.
“La collaborazione con Atenei di eccellenza nazionale è da sempre una delle attività dell’Agenzia Spaziale Italiana che ha come caposaldo del suo statuto il supporto alla formazione e ricerca. La collaborazione con il Politecnico di Milano rappresenta la perfetta collaborazione tra le istituzioni e le università che, partendo dalla ricerca di base, ha lo scopo di generare tecnologie e applicazioni capaci di contribuire alla crescita socioeconomia”, ricorda Danilo Rubini, ASI Project Manager dell’accordo tra l’Agenzia e il Politecnico di Milano.
“Lo Spazio è sempre più un elemento abilitante, se si pensa all’impatto che hanno oggi nella nostra vita quotidiana le attività spaziali e i dati satellitari. Gli sviluppi tecnologici terrestri come le stampanti 3D e l’Additive Manufacturing applicati a elementi spaziali, come la regolite lunare, forniscono non solo un grande contributo alle nuove missioni lunari, grazie alla ISRU, In-Situ-Resource-Utilization, ma possono anche aiutare a capire come gestire al meglio le risorse terrestri”, conclude Rubini.
