De onderzoekers van het Duitse Aerospace Center (DLR) in Keulen gebruikten voor hun proeven vulkanisch materiaal dat zo werd bewerkt dat het qua samenstelling en korrelgrootte veel op maanzand leek. „Op een 3D-printtafel bakten we opeenvolgende laagjes imitatie-maanzand van 0,1 millimeter bij 1000 graden Celsius”, legt materiaalwetenschapper en projectleider Advenit Makaya uit. „Het duurt ongeveer vijf uur om een steen van 20 bij 10 bij 3 centimeter te vervaardigen.”

Het spreekt voor zich dat in Keulen de zon niet altijd schijnt. De zonneoven kan daarom op twee manieren werken: met 147 spiegels die het zonlicht bundelen tot een lichtstraal die zo heet is dat de zandkorrels aaneen smelten. Is het bewolkt, dan wordt zonlicht gesimuleerd met krachtige xenonlampen.

Printsnelheid

De bakstenen die de onderzoekers met de zonneoven hebben gemaakt, zijn niet zo hard als een gewone baksteen. De stevigheid is vergelijkbaar met die van gips. Het eindresultaat is ook niet altijd een mooie rechthoekige baksteen. Doordat het materiaal aan de randen sneller afkoelt dan in het midden hebben de stenen de neiging om krom te trekken, aldus Makaya. „We onderzoeken nog hoe we dit aan kunnen pakken. Een oplossing zou kunnen zijn om van tijd tot tijd de printsnelheid te verhogen, zodat de steen minder opwarmt en die hitte vervolgens vasthoudt.”

Het doel van dit onderzoeksproject was niet om perfecte stenen te krijgen, maar om te zien of het überhaupt mogelijk was om met zonlicht stenen te bakken. In dat opzicht is de proef geslaagd, zegt Makaya.

Extreme omstandigheden

Deze eerste test had bovendien plaats bij temperaturen en een luchtsamenstelling die op aarde gebruikelijk zijn. Op de maan zijn de omstandigheden heel anders. In de volgende fase van het onderzoek zullen de onderzoekers stenen onder maanomstandigheden proberen te printen: in een vacuüm en bij extreem hoge en extreem lage temperaturen.

De Europese ruimtevaartorganisatie ontwikkelt de techniek met het oog op een toekomstige maanmissie, aldus Tommasso Ghidini, hoofd van de afdeling materialen en processen. „Als we bijvoorbeeld een basis op de maan willen bouwen, is het belangrijk om zo veel mogelijk gebruik te maken van materialen die ter plekke beschikbaar zijn.”

Tsunami

Ook op aarde zouden 3D-printers op zonne-energie gebruikt kunnen worden. Na een ramp, zoals een aardbeving of een tsunami, kan zo’n apparaat worden gebruikt voor het neerzetten van noodgebouwen, aldus Ghidini. „Je bent in zo’n geval niet meer afhankelijk van lange, kostbare en vaak inefficiënte aanvoerroutes.”