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天体物理学 > 天体物理学的仪器与方法

arXiv:2506.06392v1 (astro-ph)
[提交于 2025年6月5日 ]

标题: 用于月球居住的月壤增材制造可重构建筑块研究

标题: Additive Manufacturing of Lunar Regolith for Reconfigurable Building Blocks toward Lunar Habitation

Authors:Cole McCallum, Youwen Liang, Nahid Tushar, Ben Xu, Bo Zhao, Hao Zeng, Wan Shou
摘要: 利用当地可用的材料是实现可持续星球居住的关键一步。在过去几十年里,月球风化层在增材制造领域引起了极大的兴趣。然而,由于月球上有限的制造设施和材料,许多现有的增材制造方法并不适合实际的现场制造。在这里,我们设想基于光的月球风化层直接烧结可能是一种可行的方法。我们假设,与直接制造大型结构不同,小型可重构的建筑模块可以作为形成大型复杂结构的替代方案。为了验证可行性,我们进行了激光烧结月球风化层模拟物的实验,以证明概念,并通过简单的理论计算来探讨使用太空中的光线进行直接烧结的可能性。研究了不同的激光加工参数,以获得可控的月球风化层烧结效果。我们进一步设计了乐高式互锁砖块,这些砖块可以根据需要重新配置以组装不同的结构,而无需额外的材料。评估了烧结立方体块的机械性能(抗压强度),显示出峰值应力约为1.5兆帕。我们希望这项工作能激发其他空间内的制造技术,并实现低成本的空间居住。
摘要: Utilizing locally available materials is a crucial step towards sustainable planetary habitation. Lunar regolith has gained tremendous interest in additive manufacturing in the past decades. However, due to the constrained manufacturing facilities and materials on the moon, many existing additive manufacturing methods are not suitable for practical on-site manufacturing. Here, we envision that light-based direct sintering of lunar regolith can be a feasible approach. Instead of directly manufacturing large structures, we hypothesize that small-scale, reconfigurable building blocks can be an alternative to form large and complex structures. To verify the feasibility, we conducted laser sintering of lunar regolith simulants as a proof of concept, following a simple theoretical calculation for direct sintering using the light available in space. Different laser processing parameters are investigated to obtain controllable lunar regolith sintering. We further designed Lego-like interlocking bricks that are reconfigurable for different structure assemblies without additional material. Mechanical performance (compressive strength) of sintered cubic blocks is evaluated, showing a peak stress of ~1.5 MPa. We hope this work will inspire other in-space manufacturing techniques and enable low-cost space habitation.
主题: 天体物理学的仪器与方法 (astro-ph.IM) ; 地球与行星天体物理学 (astro-ph.EP); 其他凝聚态物理 (cond-mat.other)
引用方式: arXiv:2506.06392 [astro-ph.IM]
  (或者 arXiv:2506.06392v1 [astro-ph.IM] 对于此版本)
  https://doi.org/10.48550/arXiv.2506.06392
通过 DataCite 发表的 arXiv DOI

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来自: Wan Shou [查看电子邮件]
[v1] 星期四, 2025 年 6 月 5 日 17:28:31 UTC (562 KB)
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