Le composite roche-métal martien montre le potentiel de l’impression 3D sur Mars


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  • Une petite quantité de roche martienne concassée simulée mélangée à un alliage de titane a permis de créer un matériau plus résistant et plus performant dans un processus d’impression 3D qui pourrait un jour être utilisé sur Mars pour fabriquer des outils ou des pièces de fusée. Les pièces ont été fabriquées par des chercheurs de l’Université de l’État de Washington avec aussi peu que 5% jusqu’à 100% de régolithe martien, une substance poudreuse noire destinée à imiter le matériau rocheux et inorganique trouvé à la surface de la planète rouge. Alors que les pièces avec 5% de régolithe martien étaient solides, les pièces à 100% de régolithe se sont avérées cassantes et se sont facilement fissurées. Pourtant, même les matériaux à haute teneur en martiens seraient utiles pour fabriquer des revêtements pour protéger l’équipement de la rouille ou des dommages causés par les radiations.

    Un peu de poussière martienne semble aller loin. Une petite quantité de roche martienne concassée simulée mélangée à un alliage de titane a permis de créer un matériau plus résistant et plus performant dans un processus d’impression 3D qui pourrait un jour être utilisé sur Mars pour fabriquer des outils ou des pièces de fusée.

    Les pièces ont été fabriquées par des chercheurs de l’Université de l’État de Washington avec aussi peu que 5% jusqu’à 100% de régolithe martien, une substance poudreuse noire destinée à imiter le matériau rocheux et inorganique trouvé à la surface de la planète rouge.

    Alors que les pièces avec 5% de régolithe martien étaient solides, les pièces à 100% de régolithe se sont avérées cassantes et se sont facilement fissurées. Pourtant, même des matériaux à haute teneur en martiens seraient utiles pour fabriquer des revêtements pour protéger l’équipement de la rouille ou des dommages causés par les radiations, a déclaré Amit Bandyopadhyay, auteur correspondant de l’étude publiée dans le Journal international de la technologie céramique appliquée.

    « Dans l’espace, l’impression 3D est quelque chose qui doit se produire si nous voulons penser à une mission habitée, car nous ne pouvons vraiment pas tout transporter d’ici », a déclaré Bandyopadhyay, professeur à la School of Mechanical and Materials Engineering de la WSU. « Et si nous avons oublié quelque chose, nous ne pouvons pas revenir le chercher. »

    Transporter des matériaux dans l’espace peut être extrêmement coûteux. Par exemple, les auteurs ont noté qu’il en coûte environ 54 000 dollars à la navette spatiale de la NASA pour mettre un seul kilogramme de charge utile (environ 2,2 livres) en orbite terrestre. Tout ce qui peut être fabriqué dans l’espace ou sur la planète permettrait d’économiser du poids et de l’argent – sans parler du fait que si quelque chose se casse, les astronautes auraient besoin d’un moyen de le réparer sur place.

    Bandyopadhyay a démontré pour la première fois la faisabilité de cette idée en 2011 lorsque son équipe a utilisé l’impression 3D pour fabriquer des pièces à partir de régolithe lunaire, de la roche lunaire broyée simulée, pour la NASA. Depuis lors, les agences spatiales ont adopté la technologie et la Station spatiale internationale possède ses propres imprimantes 3D pour fabriquer les matériaux nécessaires sur place et pour les expériences.

    Pour cette étude, Bandyopadhyay et les étudiants diplômés Ali Afrouzian et Kellen Traxel ont utilisé une imprimante 3D à base de poudre pour mélanger la poussière de roche martienne simulée avec un alliage de titane, un métal souvent utilisé dans l’exploration spatiale pour sa résistance et ses propriétés de résistance à la chaleur. Dans le cadre du processus, un laser haute puissance a chauffé les matériaux à plus de 2 000 degrés Celsius (3 632 F). Ensuite, le mélange fondu de régolithe martien-céramique et de matériau métallique a coulé sur une plate-forme mobile qui a permis aux chercheurs de créer différentes tailles et formes. Une fois le matériau refroidi, les chercheurs l’ont testé pour sa résistance et sa durabilité.

    Le matériau céramique composé à 100% de poussière de roche martienne s’est fissuré en refroidissant, mais comme l’a souligné Bandyopadhyay, il pourrait encore constituer de bons revêtements pour les écrans anti-rayonnement car les fissures n’ont pas d’importance dans ce contexte. Mais juste un peu de poussière martienne, le mélange avec 5 % de régolithe, non seulement ne craquait ni ne faisait de bulles, mais présentait également de meilleures propriétés que l’alliage de titane seul, ce qui signifiait qu’il pouvait être utilisé pour fabriquer des pièces plus légères qui pouvaient encore supporter de lourdes charges.

    « Cela vous donne un meilleur matériau, plus résistant et plus dur, qui peut donc fonctionner nettement mieux dans certaines applications », a-t-il déclaré.

    Cette étude n’est qu’un début, a déclaré Bandyopadhyay, et les recherches futures pourraient produire de meilleurs composites utilisant différents métaux ou techniques d’impression 3D.

    « Cela établit que c’est possible, et peut-être devrions-nous réfléchir dans cette direction car il ne s’agit pas seulement de fabriquer des pièces en plastique qui sont faibles, mais des pièces composites métal-céramique qui sont solides et peuvent être utilisées pour tout type de pièces structurelles », a-t-il déclaré.

    Source de l’histoire :

    Matériaux fourni par Université de l’État de Washington. Original écrit par Sara Zaske. Remarque : Le contenu peut être modifié pour le style et la longueur.

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