ニュース

Mar 12, 2024

極限状態でバルク材料を測定するための 3D プリントされた実験装置

Scientific Reports volume 12、記事番号: 17331 (2022) この記事を引用 1703 アクセス 1 引用 12 Altmetric Metrics の詳細 3D プリンティングの分野では比較的新しいソリューションのため、

Scientific Reports volume 12、記事番号: 17331 (2022) この記事を引用

1703 アクセス

1 引用

12 オルトメトリック

メトリクスの詳細

3D プリンティングの分野では比較的新しいソリューションのため、測定装置での印刷要素の使用の可能性に関する研究はほとんどありません。 この研究の目的は、バルク材料の選択された機械的物理的特性の測定に、材料押出 3D プリンティング法で作られた機器を使用する可能性を調査することでした。 研究では、一般的に行われているオリジナルまたは改造された測定器の印刷に障害がある場合に、バルク材料の機械的物理的特性を測定する実現可能性を調査します。 目標を達成するために、シュルツのリングせん断試験、フリーマンのFT4せん断試験、圧縮性試験、流量と安定性試験などの一連の実験が、オリジナルのアルミニウムまたはスチール製の機器と、ポリ乳酸とアクリルスチレンから作られた3Dプリント機器を使用して実行されました。アクリロニトリル材料。CLASS Exolith Lab が製造した月レゴリス模擬物質 LHS-1 および LMS-1 をサンプル材料として使用します。 次に、オリジナルの機器と印刷された機器を使用したテストから得られた結果が比較されました。 テストの比較値は、測定偏差 5% の範囲で 3D プリント測定器の適用性を示しました。 3D プリント測定器の最大の利点は、軽量であること、その場でプリントできること、非常に迅速な結果が必要な場合、または物流が入手できない場合やカスタマイズが必要な場合に、オンデマンドで破損した部品を新しい 3D プリント部品と交換できることです。粒子状物質の挙動をより深く理解し、製造コストを削減するための標準化されたテスト。

科学者や技術者は、過去数十年間で惑星や天体の探査ミッションで大きな発展を遂げ、その資源とその性質についての知識を獲得しました。 しかし、惑星に到達すること以外に、宇宙に安全に着陸することは依然として困難な作業であることが判明しています。 これを変えるために、地質資源、大気、放射線データが着陸船や探査機によって収集され、軌道上からの探査機による測定値を検証する必要があります。 掘削機のブームを備えた着陸機と探査車は、材料特性分析のために岩石や塵を抽出します1。 その目的は、宇宙飛行士の到着前にデータを収集し、着陸地点や放射線を遮蔽する居住地を建設し、インフラ、工場、研究所などの適切な建造物を開発するための戦略を準備することである。

このような探査ミッションを拡張し、促進するには、2 つの現場でのコンセプトが必要です 2,3。 まず、現場製造および修理 (ISFR) の設備とインフラストラクチャーです。 2 番目に、現場リソース利用 (ISRU) です。 その結果、現場での月製造のためのリソースが過去 10 年間に集中的に研究され、いくつかの技術が提案されてきました 4、5、6、7。 他の惑星の物質をシミュレートするには、非常に細かい砂である月のレゴリス 1 など、セラミックベースの製品が使用されます。 地球環境では、LHT-1 M3、NU-LHT7 または JSC-1A10 など、同様の機械的物理的特性 9 を備えた月レゴリス模擬体が開発されました。 しかし、物理環境が異なるため、他の天体では物質の性質や挙動が地球とは異なります。 実際のレゴリスの挙動は、レゴリスが測定される環境に応じて、線形化された内部摩擦角 (LAIF、ϕ)、有効内部摩擦角 (EAIF、δ)、流動関数 (ffc)、凝集力 c、および圧縮率に基づいて異なります。 、レゴリス発掘場所、レゴリス起源の環境、レゴリス変化の環境。 レゴリスの組成は、小惑星の衝突の変動や風や水による風化により、場所によって異なります。 したがって、探査ミッション中に現場レゴリスやバルク物質資源の機械的物理的特性を測定できることが非常に重要になります11。