Разработан армированный базальтовой фиброй АБС-пластик для 3D-печати в космосе

армированный базальтовой фиброй АБС-пластик для 3D-печати
Изделия, напечатанные из АБС-базальтового композита

Опубликован детальный отчёт по проведённой работе, в результате которой разработан армированный базальтовой фиброй АБС-пластик для 3D-печати изделий на Марсе. Экспериментальным путём проверены механические характеристики нового материала и его способность экранировать рентгеновское излучение.

Исследования проводились в Университете штата Южная Дакота и финансировались НАСА в рамках X-Hab Academic Innovation Challenge.

Основной задачей исследователей было создать новый конструкционный материал для 3D-печати во внеземных условиях, в частности, на Марсе. В идеале этот материал должен обладать необходимой прочностью, жёсткостью, защищать от излучения людей и оборудование. Исследователи обратили внимание на термопластичные композиты, которые легко печатать на 3D-принтере.

Кроме того, в его состав должны входить материалы, которые можно найти на Марсе. Это позволит избежать расходов на транспортировку необходимого сырья, которая крайне удорожает космические перелёты.

Базальта на Красной планете достаточно, поэтому остановились на базальтовом волокне. К тому же, его можно переработать обратно в сырьё, что уже привлекло внимание исследователей в Европе, которые развивают эту идею для автомобильной промышленности.

В качестве матричного материала использовали АБС-пластик (термопласт на основе сополимера акрилонитрила с бутадиеном и стиролом). Это популярный материал для 3D-печати методом наплавления нитей (Fused filament fabrication, FFF). Отличается высокой ударопрочностью, стойкостью к кислотам, щелочам, маслам и влаге. Может эксплуатироваться при температурах от -40°C до +90°C.

В ходе изысканий армировался базальтовой фиброй в пяти различных соотношениях. Каждый образец применялся для 3D-печати изделий, которые подвергались тестированию.

Тесты на механические характеристики продемонстрировали, что прочность и жёсткость улучшались, пока соотношение волокон не достигло 40%. При превышении этого соотношения жёсткость увеличивалась, но снижалась прочность материала.

Цифровая рентгенография показала, что композитный материал был равномерно перемешан во время процессов экструзии и наплавления. А также подтвердила, что повышение содержания базальтовой фибры повышало экранирующие свойства материала к рентгеновскому излучению.

Все составляющие нового композита могут быть переработаны, что является несомненным преимуществом. Исследователи также обращают внимание, что следует провести исследования по утилизации упаковочных материалов из АБС с целью переработки их в армированный базальтовой фиброй АБС-пластик.

В качестве демонстрации из нового материала были распечатаны на 3D-принтере различные предметы, такие как гаечные ключи, шестерни и зажимы. Таким образом, АБС-базальт может применяться для создания необходимого инструмента, запасной части или компонента на месте.

Полный текст исследования:

Использование

Оставьте первый комментарий

Оставить комментарий

Ваш электронный адрес не будет опубликован.


*