maxon Story
Kit iniziale per una fabbrica sulla luna
I materiali a base di fibra sono adatti alla costruzione di una futura base lunare. Con il progetto MoonFibre i ricercatori hanno sviluppato un sistema in miniatura per la produzione di fibre di vetro continue in condizioni avverse.
Ormai conosciamo bene la luna e il suo lato scuro. Una sonda cinese vi è atterrata nel 2019. Anche ESA e NASA stanno seguendo dei programmi per nuove missioni lunari. Se solo i costi di trasporto non fossero così alti! Portare un solo litro di acqua sulla luna costa 1 milione di dollari. Solamente per fornire i materiali per una stazione spaziale delle dimensioni della ISS costerebbe 450 miliardi di dollari. Pertanto l'obiettivo consiste nella creazione di una infrastruttura extraterrestre con materiali disponibili in loco. La superficie lunare è formata da rocce, detriti e polvere. Questo materiale poroso e non compatto si chiama regolite e, per la sua composizione chimica, è simile al basalto, adatto per la produzione di fibre minerali.
L'Institute of Structural Mechanics and Lightweight Design (SLA) e l'Institute of Textile Technology (ITA) dell'Università Tecnica RWTH di Aquisgrana hanno sviluppato un filatoio automatizzato in miniatura per la produzione di fibre minerali. Dopo avere analizzato campioni di suolo dalle missioni Apollo e Luna, sono stati prodotti simulanti della regolite con cui sono state filate fibre con uno spessore di soli 17 micron.
Versatile
Usando i sistemi di produzione per le fibre di vetro come punto di partenza, i ricercatori hanno semplificato i processi raggruppandoli in un cubo di 40 centimetri realizzato con materiali rinforzati in fibra di carbonio. In questo cubo, la roccia lunare verrà fusa e trasformata in vetro a 1.450 °C. Il vetro fuso verrà quindi estratto attraverso un ugello nella base del crogiolo per formare una fibra continua. Infine, la fibra continua verrà avvolta su un rocchetto. L'iBlock dovrebbe essere in grado di produrre fino a 180 chilometri di materiale ogni ora.
Forza di gravità e pressione dell'aria influiscono sul tradizionale processo di filatura, che può essere pertanto difficilmente adattato alle condizioni lunari. Oltre alla maggiore debolezza della forza di gravità, durante la progettazione del prototipo dell'impianto sono state prese in considerazione anche le estreme variazioni della temperatura.
Le fibre di vetro ottenute dalla regolite sarebbero estremamente versatili nella costruzione di una base lunare. Potrebbero essere utilizzate per realizzare strutture rinforzate in fibra prodotte con calcestruzzo e lana minerale o tessuti che, a loro volta, potrebbero essere utilizzati per la produzione di abbigliamento, attrezzature mediche, funi e cavi. Il materiale in lana e il tessuto non-tessuto verrebbero utilizzati per produrre filtri, isolamenti termici e acustici e schermature alle radiazioni. Vi sono persino progetti per la coltivazione di piante su substrati di fibre lunari.
Un sistema scalabile
Il cubo, che pesa solo 17 chilogrammi, può essere scalato per formare un sistema o una piccola fabbrica. Unità multiple, che interagiscono tramite interfacce,eseguirebbero quindi numerose funzioni diverse. Queste fibre lunari sono state un elemento centrale di uno studio condotto dal Centro Aerospaziale Tedesco (DLR), che ha esaminato l'allestimento di una base lunare.
Il team MoonFibre è stato tra i tre team di studenti che ha vinto il progetto IGLUNA dell'ESA, coordinato dallo Swiss Space Center e svoltosi a Lucerna nel luglio 2020. La bobinatrice e il guidafilo sono azionati da motori brushless EC 45 flat ed EC 20 flat (quest'ultimo con un riduttore planetario esteso). La regolazione dell'altezza viene effettuata utilizzando un altro attuatore realizzato con un motore DCX 19 S con spazzole, un riduttore planetario con gioco ridotto e un encoder incrementale ENX per il posizionamento.
Young Engineers Program
Con il Young Engineers Program (YEP), maxon sostiene progetti innovativi offrendo prodotti scontati e consulenza tecnica.