Ручна версія 3D-друкування

Литвиненко, ЮМ
Остапенко, СО
Рогозинський, АА
Солонін, ЮМ
Nauka innov. 2019, 15(5):85-90
https://doi.org/10.15407/scin15.05.085
Рубрика: Науково-технічні інноваційні проекти Національної академії наук України
Мова: Англійська
Анотація: 
Вступ. Програма колонізації Місяця й Марса поступово наближається до практичної фази. Вчені активно обговорюють різні аспекти перебування людей на поверхні цих планет.
Проблематика. Першочерговою проблемою в цьому процесі є будівництво житла, зокрема питання матеріалів та технології будівництва. Як будівельний матеріал передбачено використання реголіту — місячного або марсіанського ґрунту. Технологія будівництва передбачає розміщення космонавтами нагрівальної печі на місячній поверхні для спікання цегли з подальшим укладанням її в будівельні конструкції. Цеглини будуть друкувати на 3D-принтері. Ця ідея потребує розробки та доставки 3D-принтера на місячну базу.
Мета. Перевірка можливості реалізації простих і низьковартісних варіантів створення будівельних елементів в умовах місячної поверхні за відсутності 3D-принтера та складних нагрівальних приладів. Розробка адитивним методом простого виробу, модeлюючи процес 3D-друкування без використання високовартісних і складних приладів та пристроїв.
Матеріали й методи. Ручний варіант 3D-друкування з використанням концентрованої сонячної енергії з мінімально обробленого місцевого реголіту є простим економічним способом виготовлення будівельних компонентів на поверхні Місяця або Марса. Як матеріали використано пісок і базальт земного походження. Всі необхідні оперативні роботи для моделювання 3D-процесу друку було виконано вручну. Для створення теплового джерела принтера використано різні пристрої для концентрування сонячних променів на базі параболоїдних концентраторів.
Результати. Виготовлено прості вироби з порошків базальту та сумішей базальту з піском адитивним методом без використання складного високовартісного устаткування. Примітивна установка для 3D-процесу та нагрівальний пристрій з параболоїдних концентраторів можуть бути легко зібрані з елементів конструкцій, транспортованих із Землі.
Висновки. Ручне 3D-друкування мінімально обробленого локального реголіту з використанням концентрованої сонячної енергії є простим економічним способом виготовлення будівельних компонентів на поверхні Місяця або Марса.
Ключові слова: 3D-друкування, концентратор, Місяць, Марс, реголіт, сонячне випромінювання, спікання
Посилання: 
1. Regolith. 
URL: https://en.wikipedia.org/wiki/Regolith/ (Last accessed: 02.01.2019). 
2. Lunar–regolith. 
URL: http://www.universetoday.com/20360/lunar-regolith/
(Last accessed: 02.01.2019). 
3. Lunar soil. 
URL: https://en.wikipedia.org/wiki/ Lunar_soil/ (Last accessed: 02.01.2019). 
4. Bazalt. 
URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%91%D0%B0%D0%B7%D0%B0%D0%BB%D1%8C%D1%82
(Last accessed: 02.01.2019). 
5. Bazalt. 
URL: http://www.mining-enc.ru/b/bazalt/ (Last accessed: 02.01.2019). 
6. Hollingham R. A German scientist is using James Bond technology to help design a brickworks on the Moon. 
URL: http://www.bbc.com/future/story/20160126-a-village-made-of-moon-dust/
(Last accessed: 02.01.2019). 
7. Designer of Apple ‘spaceship’ campus. 
URL: http://venturebeat.com/2016/01/06/designer-of-apple-spaceship-campus-wor...
(Last accessed: 02.01.2019). 
8. Ignatova, A. M., Ignatov, M. N. (2013). Use of resources for regolith exploration of the lunar surface. International Journal of Experimental Education, 11-2, 101–110. 
9. Solar Sinter by Markus Kayser. 
URL: http://www.makerbot.com/blog/2011/06/24/solar-sinter-by-markus-kayser/
(Last accessed: 02.01.2019). 
10. Atabaev, I. G., Faiziev, Sh. A., Paizullakhanov, M., Shermatov, Zh. Z., Razhamatov O. (2015). High-strength glass-ceramic materials synthesized in a large solar furnace. Applied Solar Energy, 51(3), 202–205. 
https://doi.org/10.3103/S0003701X15030020
11. Patent of Ukraine № 118659. Solonin Yu. M., Ostapenko S. O., Rogozinsky A. A., Frolov G. A., Korchemna V. S., Pasichny V. V., Lytyuha M. V. and Lytvynenko Yu. M. Device for 3D-printing products using concentrated solar radiation [in Ukrainian]. 
12. Patent of Ukraine № 118038. Lytvynenko Yu. M., Lobodyuk V. A. and Kossko T. G. Device for 3D-printing [in Ukrainian]. 
13. Patent of Ukraine № 107260. Solonin Yu. M., VasIliev O. D., Brodnikovsky E. M. and Lytvynenko Yu. M. Device for 3D-printing using concentrated solar radiation [in Ukrainian].