חוקרי אוניברסיטת קונקורדיה הדפיסו רכיבים סופגי אנרגיה וכלי עבודה מחומר מרוכב; הפולימר מוחזר שלוש פעמים ללא אובדן משמעותי בתכונותיו, אך תוספת הקרקע המדומה הגבירה את פריכות החומר
תרגום: נחום שרשבסקי
הובלת חומרים מהארץ לירח היא עניין יקר: לפי כמה אומדנים, הטסת ק"ג אחד יכולה לעלות יותר ממיליון דולר. כל תכנית לבנות שם סביבת מגורים קבועה תלויה בהורדת העלות מרקיעת השחקים הזאת.
מהנדסים ומתכננים רואים מזמן ברגולית הירח – שברי הסלע הקטנים והחדים והאבק שמכסים את פני הירח – מרכיב הדפסה שופע ורב ערך. עכשיו מחקר של אוניברסיטת קונקורדיה מראה איך אפשר להשתמש בשילוב של רגולית עם פלסטיק עתיר ביצועים ממוחזר להדפסה תלת מימדית של רכיבים באתר במשימות ירח עתידיות.
את המחקר ערכו פרשאד מאלקפור (Farshad Malekpour) ופרופ׳ מהדי הוג׳אטי (Mehdi Hojjati) מהמחלקה להנדסת מכונות, תעשייה ואווירונאוטיקה באוניברסיטת קונקורדיה. המאמר פורסם בכתב העת Composites Part B: Engineering. הניסוי נעשה במעבדה באמצעות חומר המדמה את רגולית הירח, ולא בקרקע שהובאה מהירח.
החוקרים יצרו חומר מרוכב מרגולית ירח מדומה ומפולימר תרמופלסטי עתיר ביצועים ממוחזר המכונה פוליאתֶר קֶטון קטון (PEKK). לאחר מכן הם הצליחו להדפיס במדפסת תלת מימד רכיבים מהחומר המרוכב הזה, שתוכננו לספוג אנרגיה ולהתעוות תחת עומס, במקום לשמש רכיבים מבניים קבועים. מבנים אלה, המכונים מבני הקרבה, שימשו למדידת יכולתו של החומר המרוכב לעמוד במאמצים, הדומים לאלה שמנגנון הנחיתה של מודול ירח יצטרך לספוג בעת הפגיעה בקרקע.
הם גם יצרו מפתח ברגים מאותו חומר מרוכב. הם מצאו שהוספת רגולית הירח עזרה להפחית את ההתכווצות וההתעקמות בזמן הטיפול התרמי. היתרון הזה חשוב בייצור על הירח, אומרים החוקרים, שבו אין גישה או כמעט אין גישה לציוד לעיבוד נוסף.
שימוש במרכיבים זמינים
חשובה העובדה שה-PEKK שבו השתמשו בהדגמות האלה מוחזר ממבנה הקרבה קודם, כי זאת הוכחה שאפשר לעבד אותו ולהשתמש בו שוב כשהוא שומר על התכונות התרמיות והמכניות שלו. החוקרים מיחזרו את החומר שלוש פעמים מבלי להבחין בהידרדרות או אובדן משמעותיים של התכונות המבניות והמכניות שלו.
פסולת ה-PEKK נגרסה, נטחנה לאבקה, יובשה בחום ולאחר מכן עורבבה עם רגולית ירח מדומה שזמין מסחרית. מהחומר שהתקבל הכינו סיב והדפיסו אותו במדפסת תלת מימד לצורות סטנדרטיות ומבנה הקרבה: במקרה הזה, תצורה חזקה וקלה דמוית ספוג שתוכננה לאפשר לפלסטיקים להתכופף ולחזור לצורתם המקורית ללא נזק.
החוקרים בדקו איך החומר הגיב לחום, מתיחה, כפיפה ודחיסה. חלק מהרכיבים גם עברו טיפול תרמי כדי לראות איך העיבוד הנוסף הזה השפיע על הביצועים שלהם.
החומר המרוכב הממוחזר הראה יציבות תרמית ונמצא שחלקיקי הרגולית התפזרו באופן שווה בתוך הפלסטיק. הוספת הרגולית המדומה גם הורידה את טמפרטורת ההתגבשות של ה-PEKK בזמן החימום, וזה שיפר את היעילות של תהליך הטיפול התרמי. אבל הנקבוביוּת הפנימית של החומר המרוכב הייתה גבוהה יותר מה-PEKK שלא עורבב, וזה הפך אותו ליותר פריך. הם ציינו שלא הייתה הידרדרות בפלסטיק הממוחזר עצמו.
החוקרים ציינו שהטכנולוגיה אמנם מאוד חדשה, אבל היא מציעה מסלול מבטיח לשימוש יעיל בחומרים המצויים בצמצום בחקר החלל.
שאלות ותשובות
האם השתמשו באדמה אמיתית מהירח?
לא. החוקרים השתמשו ברגולית ירח מדומה הזמינה מסחרית, וביצעו את הניסוי במעבדה על כדור הארץ.
אילו רכיבים הודפסו?
הודפסו דגימות לבדיקה, מבנים שתוכננו לספוג אנרגיה ולהתעוות תחת עומס, וגם מפתח ברגים מהחומר המרוכב.
האם אפשר למחזר את הפלסטיק שוב?
בניסוי מוחזר הפולימר שלוש פעמים ללא אובדן משמעותי בתכונותיו. עם זאת, תוספת הרגולית המדומה הגבירה את הנקבוביות ואת פריכות החומר המרוכב.
