Una delle maggiori sfide legate all'esplorazione dello spazio è lo sviluppo di tecnologie di produzione in grado di sfruttare le poche risorse disponibili in ambienti extraterrestri. La stampa laser 3D della polvere lunare potrebbe essere la risposta a tali domande. La riduzione degli elevati costi di filiera e dei tempi legati all'esplorazione spaziale sono stati tra i principali driver che hanno riunito l'indagine congiunta per conto del Dipartimento di Ingegneria Meccanica e del Dipartimento di Scienze e Tecnologie Aerospaziali del Politecnico di Milano sulla fattibilità del 3-D stampando un simulante di regolite lunare (NU-LHT-2M).

La produzione additiva o i sistemi di stampa 3D possono consentire la realizzazione di componenti quando richiesto, impiegando risorse disponibili localmente e attraverso una conversione diretta dalla geometria CAD digitale all'oggetto finale. La stampa 3D può quindi consentire la produzione di strutture leggere, con prestazioni migliorate (scambio termico, resistenza all'impatto, ecc.) e una maggiore affidabilità grazie alla significativa riduzione del numero dei componenti.

La ricerca è stata coordinata dalla Professoressa Bianca Maria Colosimo, (Dipartimento di Ingegneria Meccanica), ed è stato realizzato con il supporto dell'Agenzia Spaziale Italiana (ASI) e dell'Agenzia Spaziale Europea (ESA). Il progetto ha visto la collaborazione di un team del Dipartimento di Ingegneria Meccanica che ha lavorato allo sviluppo della stampante laser 3D guidato dalla Prof.ssa Barbara Previtali con il supporto della Dott.ssa Ali Gökhan Demir, Leonardo Caprio ed Eligio Grossi (Dipartimento di Ingegneria Meccanica), che ha sviluppato il prototipo di stampante a raggio laser 3D. Simultaneamente, un team del Dipartimento di Scienze e Tecnologie Aerospaziali composto dal Prof. Michéle Lavagna, Il Prof. Giuseppe Sala e Lorenzo Abbondanti-Sitta hanno contribuito fornendo il simulante di polvere lunare, collaborando durante le varie campagne sperimentali e conducendo la caratterizzazione dei materiali dei prodotti finali.

Primo autore dello studio "Determinazione delle condizioni possibili per l'elaborazione del simulante di regolite lunare tramite fusione laser a letto di polvere, " pubblicato sulla rivista peer-reviewed Produzione di additivi , è Leonardo Caprio, dottorato di ricerca candidato in Advanced and Smart Manufacturing presso il Politecnico di Milano. Ha affermato che "Un'architettura di sistema stabile basata sull'uso di una sorgente laser efficiente è fondamentale per consentire il trasferimento tecnologico da un sistema prototipale alle applicazioni spaziali". La ricerca ha dimostrato che la polvere lunare o la regolite potrebbero essere stampate in 3D attraverso l'ottimizzazione delle condizioni di lavorazione e dei parametri laser. A seguito dei risultati positivi della ricerca, è stato possibile definire linee guida per la progettazione di un futuro sistema di stampa 3D da utilizzare nello spazio.

Danilo Rubini, Project Manager dell'Accordo ASI-Politecnico, ha dichiarato:"L'Agenzia Spaziale Italiana, che ha come cardine la formazione e il supporto alla ricerca, vede tra le sue priorità le partnership con università di eccellenza nazionale." La partnership con il Politecnico di Milano è un perfetto esempio di cooperazione tra istituzioni e università che partendo dalla ricerca di base per generare tecnologie e applicazioni che contribuiscono alla crescita socio-economica. Se consideriamo l'impatto che le attività spaziali e i dati satellitari possono avere sulla nostra vita quotidiana, possiamo vedere come lo spazio sia un elemento abilitante sempre crescente. Gli sviluppi tecnologici come le stampanti 3D e la produzione additiva quando applicati agli elementi spaziali, come la regolite lunare, può contribuire a nuove missioni lunari attraverso l'utilizzo delle risorse in situ (ISRU), ma può anche aiutarci a capire come migliorare la gestione delle risorse terrestri".