[发明专利]一种面向地外星球的建材原位制造装置及其方法

说明书

本发明公开了一种面向地外星球的建材原位制造装置及方法，针对月球特殊环境资源开发利用及地月运输困难问题。该装置由总控制动力系统、月壤分选系统、月壤加热熔融系统、3D打印系统和纤维拉丝复合系统组成。本发明以月壤为主要的建造原料，分选加热熔融后，一部分利用3D打印机打印制备异形砖；另一部分拉至成纤维丝，与分选加热后熔融状态的月壤，层叠铺盖，制备标准尺寸的复合砖。所述建材原位制造装置所使用的原料均来自月球表面，就地取材，避免原料需地月间运输，降低成本。所述建材原位制造装置使用太阳能板发电，不消耗燃料，不产生污染，装置集成度高，方便部署。

技术领域

本发明涉及月球空间基地建设技术领域，具体而言涉及一种面向地外星球的建材原位制造装置及其方法。

背景技术

月球探索及其资源利用受到世界主要航天科研机构的关注，各国陆续开展了多次探月登月活动，并对未来月球基地的开发进行了规划，其中建设月球基地是重要组成部分。经研究表明月壤中几乎包含了所有深空探测、生命保障所需的元素，月球风化层中含有的铁元素促进了月壤和微波辐射之间的耦合作用,可有效提高烧结产物的黏附力和强度,使月壤易于成型并有望成为月球就地利用的最佳资源。建设月球基地过程中，如何克服月面环境、月面资源条件和空间运输条件的制约另外3D打印能够直接、快速地建造出形状复杂的实体，在建筑业极具前景，近年来国内外研究人员在利用模拟月壤作为原料的增材制造领域开展了一系列的研究工作，证明了3D打印的可行性。

发明内容

本发明的目的在于克服月面环境、月面资源条件和空间运输条件的制约，而提出的一种面向地外星球的建材原位制造装置及其方法。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种面向地外星球的建材原位制造装置，由总控制动力系统、月壤分选系统、月壤加热熔融系统、3D打印系统和纤维拉丝复合系统五部分组成。

所述总控制动力系统包括总控装置、太阳能板、履带；

所述月壤分选系统包括月壤钻取装置a、阀门c、振动粉碎器a、物料输送泵a、储壤箱b、超声波振动分选仪、废壤箱；

所述超声波振动分选仪包括上出料口、滤网b、振动机、超声波电源、超声波换能器、下出料口、振动弹簧；

所述月壤加热熔融系统包括废料箱、物料输送泵b、电热丝加热装置、物料加热储藏罐、滤网a；

所述3D打印系统包括熔融物存储器、冷却装置、温度传感器a、高温物料输送管、3D打印机、超高温物料输送泵b、打印控制器、折叠伸缩装置、温度传感器b；

所述3D打印机包括扫描器、喷头、喷料存储罐、滑动轮；

所述纤维拉丝复合系统包括纤维拉丝装置、月壤钻取装置b、阀门e、振动粉碎器、物料输送泵c、储壤箱a、微波加热复合装置；

所述纤维拉丝装置包括阀门a、超高温物料输送泵a、物料存储器、喷嘴、拉丝漏板、拉丝机、温度传感器c；

所述微波加热复合装置包括微波加热器、阀门b、复合成型箱、复合砖传输器、微波加热室、智能液压传感器；

所述3D打印系统的熔融物存储器一端通过设置有温度传感器b和超高温物料输送泵b的导管与加热储藏罐的右侧保温区相连；储藏罐的保温区里的熔融月壤达到温度传感器b设定的温度后，可通过超高温物料输送泵b输送至3D打印系统的熔融物存储器；

所述3D打印系统的熔融物存储器的另一端通过导管与冷却装置连接；所述冷却装置右端设置温度传感器a和高温物料输送管；所述高温物料输送管一端连接冷却装置，另一端连接3D打印机的喷料存储罐；熔融月壤在冷却装置中冷却至设定温度后，通过高温物料输送管将月壤输送至喷料存储罐中；

所述3D打印机由所述打印控制器控制；所述3D打印机设置在折叠伸缩装置上，通过折叠伸缩装置的往复移动进而带动3D打印机实现移动；