ESA 3D-print bouwblok voor maanbasis van gesimuleerd maanstof

Het European Space Agency (ESA) heeft een bouwblok van 1,5 ton 3D-geprint van gesimuleerd maanstof. Met het bouwblok wil ESA de haalbaarheid aantonen van de bouw van een maanbasis met behulp van lokale materialen.

Dat ESA verblijfsruimten op de maan wil bouwen is al langer bekend. Het agentschap kondigde in september 2017 aan onderkomens te willen bouwen die het mogelijk maken langdurig onderzoek op de maan uit te voeren. Dit is nodig aangezien de omstandigheden voor astronauten op de maan uitdagend zijn en onderzoek bemoeilijken, onder meer doordat een ruimteschip krap is. Door onderkomens op de maan te bouwen krijgen astronauten meer ruimte beschikbaar om onderzoek uit te voeren en kunnen zij langere tijd op de maan verblijven. 

Lokale materialen 

Het bouwen op de maan is complex, onder meer doordat het vervoeren van materiaal naar het hemellichaam zeer kostbaar is. ESA voert daarom sinds 2011 experimenten uit met het vervaardigen van gebouwen uit lokaal materiaal op de maan. Een van de concepten die hierbij getest wordt is het gebruik van een opblaasbare koepel die op de maan wordt opgeblazen. Met behulp van 3D-printers wordt vervolgens van maanstof een bescherming rondom deze dome geprint.

“De dome is opblaasbaar. We sturen deze naar de maan en blazen hem daar op. Vervolgens gebruiken we maanstof om met gerobotiseerde 3D-printers een bescherming om de dome te bouwen. De robot verzamelt de stof en bouwt laagje voor laagje de bescherming op, van buiten de dome. De dome zelf is koepelvormig en 1 tot 2 meter dik”, zei ESA-onderzoeker Johannes Gumpinger tegen het radio 1-programma Nieuws en Co.

Holle celstructuur

Het ruimtevaartagentschap meldt nu de eerste stap te hebben gezet met het fabriceren van een bouwblok waaruit deze bescherming kan worden gemaakt. Op Flickr geeft ESA een foto vrij van een bouwblok van 1,5 ton dat is 3D-geprint met behulp van gesimuleerd maanstof. Het bouwblok is gebaseerd op een holle celstructuur, dat sterkte combineert met een laag gewicht. Dit is vergelijkbaar met de wijze waarop botten van vogels zijn opgebouwd, meldt de ruimtevaartorganisatie.

Het bouwblok wordt getoond in ESA’s ESTEC technisch centrum in Noordwijk. Het blok is onder meer als onderdeel van tours van het nabijgelegen Space Expo te bewonderen.

3D-Printed Habitat Challenge

ESA is overigens niet de enige partij die werkt aan 3D-geprinte gebouwen in de ruimte. Zo organiseert NASA in samenwerking met een aantal partners de 3D-Printed Habitat Challenge. In deze wedstrijd worden deelnemers uitgenodigd een leefomgeving voor het verkennen van deep space te 3D-printen. Met de wedstrijd wil NASA de ontwikkeling van bouwtechnieken voor duurzame woningen op zowel Aarde als daarbuiten versnellen.

De 3D-Printed Habitat Challenge loopt sinds 2015, toen deelnemende teams hun ontwerp presenteerden. De teams fabriceerden in 2017 structurele componenten voor de gebouwen die zij hebben ontworpen, terwijl zij afgelopen jaar virtuele modellen hebben ontwikkeld om de functionele en fysieke eigenschappen van hun ontwerp te demonstreren. De derde en laatste fase is momenteel aan de gang en daagt deelnemers onder meer uit hun ontwerp op een schaal 1:3 te 3D-printen.

Thuisvoelen

Indien astronauten langere tijden in een gebouw op bijvoorbeeld de maan verblijven, is het van belang dat zij zich hier thuis voelen. Ook hierbij kunnen 3D-printers van pas komen door astronauten de mogelijkheid te geven zelf dingen te printen die hen hierbij helpen. ESA heeft daarom het publiek als onderdeel van een wedstrijd gevraagd wat zij zouden 3D-printen om zich thuis te voelen in een dergelijke omgeving.

De winnende ideeën in beide categorieën – onder 18 jaar en volwassenen – zijn gerelateerd aan de natuur. Judith de Santiago is in de categorie 18 jaar en volwassenen tot winnaar uitgeroepen. De 17-jarige Spaanse studente heeft een twaalfzijdige plantenpot ontworpen waarin symbolen van de aarde zijn verwerkt. “De blauwe golven aan de onderzijde representeren de golven van de zee”, schrijft Judith, “en de groene badge met een kleine plant in het midden, geïnspireerd op Disney’s film WALL-E, representeert de aarde in het algemeen.”

In de categorie voor volwassenen won visueel ontwerper Helen Schell uit het Verenigd Koninkrijk met haar ‘magic moon garden’ gemaakt van gerecycled plastic. “Wat ontbreekt er op de maan?”, schrijft Helen. “Kleur en levende planten. Dit is een idee voor een kleurrijk tapijt van verwisselbare kleuren en ontwerpen, dat kan worden verplaatst en in omvang aangepast op de wijze waarop je het wilt gebruiken in je maanwoning.”

Donororganen printen in de ruimte

3D-printen in de ruimte biedt overigens ook hele andere interessante mogelijkheden. Zo wil het Amerikaanse bedrijf Techshot in mei een 3D-printer naar het International Space Station (ISS) sturen om hartweefsel te printen, met als doel op termijn donororganen in de ruimte te kunnen printen. Indien organen in een laboratorium op aarde worden geprint hebben namelijk de neiging tijdens het printproces onder hun eigen gewicht te bezwijken.

Doordat zwaartekracht in de ruimte ontbreekt, is de ruimte volgens Techshot een ideale locatie om organen te printen. Het bedrijf heeft hiervoor een 3D-printer ontwikkelt genaamd BioFabrication Facility (BFF). Deze printer heeft de omvang van ongeveer een magnetron en kan met behulp van stamcellen van patiënten hartweefsel printen. Dit hartweefsel kan worden ingezet om het hart van de patiënt te ‘repareren’. 

Het Russische 3D Bioprinting Solutions timmert op dit gebied eveneens hart aan de weg. Het bedrijf maakte in december 2018 bekend met zijn Organ.Aut bio-3D-printer een schildklier en kraakbeenweefsel van een muis te hebben geprint. Dit materiaal is teruggevlogen naar aarde voor analyse.

Auteur: Wouter Hoeffnagel
Bron: ESA
Bron: NASA
Bron: BBC
Bron: 3D Bioprinting Solutions
Bron foto: ESA–G. Porter, CC BY-SA 3.0 IGO