달이나 화성에 착륙했을 때, 3D 프린터를 통해 암석을 통과시켜 필요한 렌치나 교체 부품과 같은 무엇인가 유용한 것을 제작한다고 상상해 보라! "이것은 공상과학 소설처럼 들리지만, 이제 실제로 가능해질 수 있을 것"이라고 워싱턴 주립대학교(Washington State University) 기계재료공학부 Amit Bandyopadhyay 교수는 말했다.

Bandyopadhyay 교수와 동료 연구팀은 최근에, 달에서 나오는 재료를 사용하여 부품을 프린트하는 방법을 실증화하는 논문을 [Rapid Prototyping] 저널에 발표했다. 이 대학교 기계재료공학부 Bandyopadhyay 교수와 Susmita Bose 교수는, 정형 외과적 임플란트를 위한 뼈 같은 재료를 창조하는 3D 프린팅 분야에서 잘 알려진 연구원들이다.

2010년, NASA 연구진들은 월석에서 3D 물체를 프린트할 수 있는지를 요청하면서부터 Bandyopadhyay 교수와 논의를 시작했다. 우주여행에 소요되는 엄청난 비용 때문에, 연구진들은 우주선이 수행해야 하는 것을 제한하기 위해 노력을 다했다. 달이나 화성에 아웃 포스트(전초 기지)를 건설하려면, 건설과 수리를 손쉽게 하는 재료가 있어야 한다. 이것이 3D 제조 기술이 도입되어야 하는 이유이다.

첨삭 가공(additive manufacturing)이라고 잘 알려진 3D 제조 기술은, 연구진들이 CAD 모델로부터 복잡한 3차원 물체를 생산하고 재료를 층 단위로 프린트할 수 있도록 한다. 이 경우에, 재료는 높은 온도까지 레이저를 사용하여 가열되고 원하는 형태를 갖추려고 녹는 촛농처럼 프린트된다.

이 아이디어를 시험하기 위해, NASA 연구진들은 Bandyopadhyay 교수와 Bose 교수에게 연구 목적으로 사용되는 월석을 모방한 10파운드의 천연의 달 레골리스 시뮬런트(regolith simulant, 달 표면의 돌가루 모양의 물질 모조품)를 제공했다.

워싱턴 주립대학교 연구진들은 실리콘, 알루미늄, 칼슘, 철 그리고 산화마그네슘으로 제작된 월석 재료가 어떻게 녹는지에 대해 관심이 있었지만, 그들은 그것이 규소와 비슷하게 행동한다는 사실을 발견했고 몇 가지 단순한 형태도 만들어냈다.

연구진들은 달과 같은 재료를 사용하여 부품을 제작하는 능력을 최초로 실증화해 보였다. 그들은 이것을 NASA에 보냈다. "이것은 화려해 보이지는 않지만, 그것으로 무언가를 만들 수는 있을 것"이라고 Bandyopadhyay 교수는 말했다.

첨삭 가공 기술을 사용하여, 재료는 맞춤형으로 될 수 있다고 연구진들은 말했다. 만약 예를 들어, 당신이 더 강한 건설 재료를 원한다면, 땅에 기반을 둔 첨가물을 가진 월석을 사용할 수 있을 것이다. "첨삭 가공 기술의 장점은 당신이 조성과 형태 모두를 제어할 수 있다는 사실"이라고 Bose 교수는 말했다. 미래에는, 연구진들은 달의 재료가 원격 수리 작업에 사용될 수 있기를 바란다.

"이것은 흥미로운 공상과학 소설이지만, 앞으로 몇 년 이내에 이러한 소식을 듣게 될 것이다. 당신이 첨삭 가공 기술을 세트업할 수 있는 한, 원하는 건 무엇이든지 프린트할 수 있을 것이다. 이것은 먼 미래의 일이 아니다"라고 연구진은 말했다.