面向月面原位建造的月壤液态3D打印方法及系统技术方案

本发明专利技术提供了一种面向月面原位建造的月壤液态3D打印方法及系统，包括：步骤S1：通过原位挖掘取月壤并进行筛分，获取建造所需的原材料；步骤S2：将月壤风化材料熔融成液态，形成组织致密的熔岩新材料；步骤S3：将大颗粒月壤材料按一定比列添加到熔岩新材料中，形成混合材料，步骤S4：将混合材料凝固；步骤S5：通过一种大型机械手臂，带动工具头，将月壤熔浆3D打印凝固成预设结构。本发明专利技术提出的一种面向月面原位建造的月壤液态3D打印方法，可以解决粉体在月面真空、微重力条件下的飞散问题。微重力条件下的飞散问题。微重力条件下的飞散问题。

【技术实现步骤摘要】
面向月面原位建造的月壤液态3D打印方法及系统


[0001]本专利技术涉及月面建造
，具体地，涉及一种面向月面原位建造的月壤液态3D打印方法及系统。

技术介绍

[0002]目前全球范围内针对月面原位建造的材料、工艺和装备研究尚处在初步探索阶段。现有工艺制备的材料，不能完全满足密封性、强度、防辐射、防尘、少依赖地球资源的要求，现有工艺和装备不能实现大尺寸高性能材料的快速建造。
[0003]专利文献CN112225530A(申请号：CN202011076641.7)公开了一种改善月壤3D打印蓄能块致密性的技术方法，包括以下步骤：S1、根据已确定的月壤颗粒直径，经计算得出粘合剂颗粒所需尺寸，使其与月壤粉末混合后可以尽量填充粉末间空隙；S2、其中粘结剂由氧化硼与金属合金机械混合而成；S3、将月壤颗粒粉末与粘合剂按适当比例混合均匀后，使用选择性激光烧结技术，依次经过预热、成型、冷凝等步骤打印制造蓄能块。但该专利技术不具备原位取材、强度高、耐侵蚀、抗冲击等特点。

技术实现思路

[0004]针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种面向月面原位建造的月壤液态3D打印方法及系统。
[0005]根据本专利技术提供的一种面向月面原位建造的月壤液态3D打印方法，包括：
[0006]步骤S1：通过原位挖掘取月壤并进行筛分，获取建造所需的原材料；
[0007]步骤S2：将月壤风化材料熔融成液态，形成组织致密的熔岩新材料；
[0008]步骤S3：将大颗粒月壤材料按预设比列添加到熔岩新材料中，形成混合材料；
[0009]步骤S4：将混合材料凝固；
[0010]步骤S5：通过机械手臂带动工具头，将月壤熔浆3D打印凝固成预设结构。
[0011]优选地，在所述步骤S1中：
[0012]月面原位取材，100％利用月面材料，不添加粘合剂，通过原位挖掘取月壤并进行筛分和存储。
[0013]优选地，在所述步骤S2中：
[0014]通过高频感应加热将建造原材料熔化为一种液态月壤材料；
[0015]月壤熔融采用高温岩浆熔体喷射轻量化工具段，具备粉体输送、高温熔融、挤出的功能；
[0016]所述的液态月壤材料利用电磁加压方式通过喷嘴形成速度可控的熔体流，形成组织致密的熔岩新材料。
[0017]优选地，在所述步骤S4中：
[0018]通过月面的极冷极热的温差条件来实现凝固，通过逐层扫描叠层凝固。
[0019]优选地，在所述步骤S5中：
[0020]此结构厚度为厘米级，以满足月面强辐射的要求；结构强度不低于混凝土强度。
[0021]根据本专利技术提供的一种面向月面原位建造的月壤液态3D打印系统，包括：
[0022]模块M1：通过原位挖掘取月壤并进行筛分，获取建造所需的原材料；
[0023]模块M2：将月壤风化材料熔融成液态，形成组织致密的熔岩新材料；
[0024]模块M3：将大颗粒月壤材料按预设比列添加到熔岩新材料中，形成混合材料；
[0025]模块M4：将混合材料凝固；
[0026]模块M5：通过机械手臂带动工具头，将月壤熔浆3D打印凝固成预设结构。
[0027]优选地，在所述模块M1中：
[0028]月面原位取材，100％利用月面材料，不添加粘合剂，通过原位挖掘取月壤并进行筛分和存储。
[0029]优选地，在所述模块M2中：
[0030]通过高频感应加热将建造原材料熔化为一种液态月壤材料；
[0031]月壤熔融采用高温岩浆熔体喷射轻量化工具段，具备粉体输送、高温熔融、挤出的功能；
[0032]所述的液态月壤材料利用电磁加压方式通过喷嘴形成速度可控的熔体流，形成组织致密的熔岩新材料。
[0033]优选地，在所述模块M4中：
[0034]通过月面的极冷极热的温差条件来实现凝固，通过逐层扫描叠层凝固。
[0035]优选地，在所述模块M5中：
[0036]此结构厚度为厘米级，以满足月面强辐射的要求；结构强度不低于混凝土强度。
[0037]与现有技术相比，本专利技术具有如下的有益效果：
[0038]1、本专利技术提出的一种面向月面原位建造的月壤液态3D打印方法，可以解决粉体在月面真空、微重力条件下的飞散问题；
[0039]2、本专利技术工艺简单可靠，可以制备出高密实度、高硬度、高强度的一体化基地基础结构，满足月面基地建造的高气密性、高防辐射、优异隔热性、防微陨石冲刷等要求，以及发射平台、降落平台等重要基础设施硬化地面的要求；
[0040]3、本专利技术具备原位取材、强度高、耐侵蚀、抗冲击等特点，烧结熔化材料可以解决粉体在月面真空、微重力条件下的飞散问题，工艺简单可靠，可以适应于月面多种设施原位建造(月球基地、大型基础设施等)，具有广阔应用前景。
附图说明
[0041]通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
[0042]图1为专利技术实施例的示意图。
具体实施方式
[0043]下面结合具体实施例对本专利技术进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本专利技术，但不以任何形式限制本专利技术。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本专利技术
的保护范围。
[0044]实施例1：
[0045]本专利技术提供了一种面向月面原位建造的月壤液态3D打印方法，包括：
[0046]步骤S1：通过原位挖掘取月壤并进行筛分，获取建造所需的原材料；
[0047]步骤S2：将月壤风化材料熔融成液态，形成组织致密的熔岩新材料；(月壤熔融采用一种高温岩浆熔体喷射轻量化工具段，具备粉体输送
‑
高温熔融
‑
挤出的功能)；
[0048]步骤S3：将大颗粒月壤材料按一定比列添加到熔岩新材料中，形成混合材料，
[0049]步骤S4：将混合材料凝固,(通过月面的极冷极热的温差条件来实现凝固)；
[0050]步骤S5：通过一种大型机械手臂，带动工具头，将月壤熔浆3D打印凝固成预设结构(此结构厚度为厘米级，以满足月面强辐射的要求；结构强度不低于混凝土强度)。
[0051]本专利技术涉及一种面向月面原位建造的月壤液态3D打印方法，如图1所示，所述方法包括：月面原位取材，100％利用月面材料，通过原位挖掘取月壤并进行筛分，获取建造所需的原材料；所述月壤烧结,将月壤风化材料熔融成液态，利用电磁加压通过喷嘴形成速度可控的熔体流形成组织致密的熔岩新材料；所述月壤3D打印方法,是通过逐层扫描叠层凝固,将月壤熔浆3D打印凝固成墙。
[0052]本专利技术的目的是解决当前月面建造面临的月面真空、微重力条件困难，提供一种工艺简单可靠、气密性高、高防辐射、隔热性优异、通用性强的面向月面原位建造的月壤烧结3D打印工艺方法。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种面向月面原位建造的月壤液态3D打印方法，其特征在于，包括：步骤S1：通过原位挖掘取月壤并进行筛分，获取建造所需的原材料；步骤S2：将月壤风化材料熔融成液态，形成组织致密的熔岩新材料；步骤S3：将大颗粒月壤材料按预设比列添加到熔岩新材料中，形成混合材料；步骤S4：将混合材料凝固；步骤S5：通过机械手臂带动工具头，将月壤熔浆3D打印凝固成预设结构。2.根据权利要求1所述的面向月面原位建造的月壤液态3D打印方法，其特征在于，在所述步骤S1中：月面原位取材，100％利用月面材料，不添加粘合剂，通过原位挖掘取月壤并进行筛分和存储。3.根据权利要求1所述的面向月面原位建造的月壤液态3D打印方法，其特征在于，在所述步骤S2中：通过高频感应加热将建造原材料熔化为一种液态月壤材料；月壤熔融采用高温岩浆熔体喷射轻量化工具段，具备粉体输送、高温熔融、挤出的功能；所述的液态月壤材料利用电磁加压方式通过喷嘴形成速度可控的熔体流，形成组织致密的熔岩新材料。4.根据权利要求1所述的面向月面原位建造的月壤液态3D打印方法，其特征在于，在所述步骤S4中：通过月面的极冷极热的温差条件来实现凝固，通过逐层扫描叠层凝固。5.根据权利要求1所述的面向月面原位建造的月壤液态3D打印方法，其特征在于，在所述步骤S5中：此结构厚度为厘米级，以满足月面强辐射的要求；结构强度不低于混凝土强度。6.一种面向月...

【专利技术属性】
技术研发人员：任斐，时云，张佼，郭立杰，曹晓，顾华洋，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：