maxon Story
Startset voor een maanfabriek
Op vezel gebaseerde materialen zijn geschikt voor de constructie van een maanbasis. In hun MoonFibre-project, ontwikkelden onderzoekers een miniatuursysteem die onder zware omstandigheden continuglasvezels produceert.
We kennen de maan inmiddels goed, inclusief de donkere zijde. Een Chinese sonde landde daar in 2019. ESA en NASA plannen ook nieuwe missies naar de maan. Waren de kosten voor transport maar niet zo hoog. Het kost 1 miljoen USD om een liter water naar de maan te brengen. Alleen al de levering van materialen voor een ruimtestation ter grootte van het internationale ruimtestation ISS zou 450 miljard USD kosten. Het doel is dus om een buitenaardse infrastructuur te bouwen met lokaal beschikbare materialen. Het maanoppervlak bestaat uit rotsen, gruis en stof. Het poreuze en losse gesteente is regoliet en de chemische samenstelling is te vergelijken met basalt, wat geschikt is voor de productie van minerale vezels.
Het Institute of Structural Mechanics and Lightweight Design (SLA) en het Institut für Textiltechnik of RWTH Aachen University heeft een geautomatiseerde miniatuurspinnerij voor de productie van minerale vezels ontwikkeld. Na de analyse van bodemmonsters van de Apollo- en Luna-missies werden regolietimitaties geproduceerd en daarmee konden vezels van slechts 17 micrometer worden gesponnen.
Veelzijdig
De onderzoekers namen productiesystemen uit de glasvezelproductie als beginpunt. Ze maakten de processen eenvoudiger en stopte deze in een kubus van 40 cm3, gemaakt van met koolstofvezel versterkte materialen. In deze kubus wordt het maangesteente tot glas gesmolten op een temperatuur van 1.450 graden Celsius. Het gesmolten glas wordt vervolgens door een mondstuk aan de onderkant van de smeltpot naar buiten geleid om een continuvezel te vormen. Tot slot wordt de continuvezel op een spoel gewikkeld. De iBlock zou maximaal 180 km vezelmateriaal per uur moeten kunnen produceren.
Het conventionele spinproces wordt beïnvloed door zwaartekracht en luchtdruk. Dit zijn de moeilijkheden die moeten worden overwonnen voor aanpassing aan de omstandigheden op de maan. Naast de geringere zwaartekracht werd ook rekening gehouden met de extreme temperatuurschommelingen bij het ontwerp van het product.
De door regoliet verkregen glasvezels zouden zeer veelzijdig op een maanbasis ingezet kunnen worden. Ze kunnen worden gebruikt voor glasvezelversterkte structuren van beton en minerale wol, of textiel, dat wederom kan worden gebruikte voor de productie van kleding, medische uitrusting, touw en kabels. Wolmateriaal en nonwovens kunnen worden gebruikt voor de productie van filters, warmte- en geluidsisolatie en stralingsbescherming. Er zijn zelfs plannen om planten te cultiveren op substraten van maanvezels.
Op te schalen tot een systeem
De kubus, die slechts 17 kg weegt, kan worden opgeschaald tot een systeem of een kleine fabriek. Meerdere eenheden, die onderling communiceren via interfaces, kunnen verschillende functies uitvoeren. In een studie, die werd uitgevoerd door het Duitse luchtvaartcentrum (TRL) en die de mogelijkheden voor een basis op de maan onderzocht, speelden deze maanvezels een centrale rol.
Het MoonFibre team was een van de drie winnende studententeams in het ESA-project IGLUNA, gecoördineerd door het Swiss Space Center, dat in juli 2020 plaatsvond in Luzern. En niet te vergeten: de wikkelaar en de draadgeleiding worden aangedreven door borstelloze EC 45 en EC 20 platte motoren (de tweede met een uitgebreide planetaire overbrenging). Instelling van de hoogte wordt uitgevoerd met een andere actuator, gemaakt van een DCX 19 S motor met borstels, een planetaire overbrenging met weinig speling en een ENX incrementele encoder voor positionering.
Young Engineers Program
Met het Young Engineers Program (YEP) ondersteunt maxon innovatieve projecten met korting op producten en technisch advies.