2026/01/08
3D printing LDPE/lunar regolith simulant composite: manufacturing with in-situ resources on the moon
Moazen, S.; Gosselin, F.P.; Tabiai, I.; Dubé, M. (2025). 3D printing LDPE/lunar regolith simulant composite: manufacturing with in-situ resources on the moon. Acta Astronautica vol. 237, 2025, 409-420.
La fabrication additive est essentielle aux missions spatiales, car elle permet la production à la demande de composants dans des contextes où le réapprovisionnement depuis la Terre est limité. Le procédé de modélisation par dépôt de fil fondu (FDM) offre une voie prometteuse pour la revalorisation des déchets d’emballages plastiques en matière première pour l’impression 3D. Le polyéthylène basse densité (PEBD), couramment utilisé pour les emballages spatiaux, peut être combiné à un simulant de régolithe lunaire afin d’accroître la disponibilité des matériaux dans une approche d’utilisation des ressources in situ (ISRU). Toutefois, la méthode d’incorporation du régolithe dans la matrice polymère influence la qualité des filaments et leur imprimabilité. Dans cette étude, nous comparons des techniques d’extrusion monovis et bivis pour la production de filaments composites PEBD/régolithe contenant jusqu’à 30 % massique de régolithe. Les deux méthodes permettent d’obtenir des filaments adaptés au procédé FDM, bien que l’extrusion monovis nécessite une seconde étape d’extrusion au-delà de 10 % massique de régolithe. Les filaments ont été évalués en termes de constance du diamètre et d’imprimabilité, incluant la fabrication réussie de pièces conçues par la NASA. L’ajout de régolithe améliore les performances d’impression en favorisant la formation de porte-à-faux, le pontage des vides et en réduisant le gauchissement. Les essais de traction montrent une augmentation de la rigidité sans compromis sur la résistance mécanique jusqu’à 20 % massique de régolithe. Ces résultats démontrent que le PEBD et le régolithe lunaire peuvent être efficacement transformés en matière première imprimable, soutenant des stratégies de fabrication durable pour les applications lunaires tout en contribuant à l’avancement du recyclage des déchets plastiques terrestres.