Starting from the 2000s, the aerospace sector underwent a decisive paradigm shift, transitioning from being predominantly governed by institutional and military commissions to a new frontier: the New Space Economy. Among the innovative technologies that could redefine this ecosystem, In-Space Manufacturing (ISM) stands out, promising to revolutionize space exploration and provide a sustainable and autonomous source of production in space, with significant impacts on various industrial sectors. Despite some products demonstrating superior quality when manufactured in space, there has not been a significant scale-up of these space operations. The current thesis work fits into the landscape of commercial production in space, proposing the construction of a space factory specifically designed for the production of space-bound products. In this context, the Moon emerges as the ideal setting due to its favorable conditions. The primary objective of the research was to define the key elements for the lunar manufacturing structure, initially drawing inspiration from representative models of an Earth-based manufacturing factory’s layout. However, the transition of manufacturing to the Moon requires in-depth analysis and additional considerations to ensure the robustness of the assessments. Therefore, these models, originally developed for conventional manufacturing on Earth, were adapted to specific environmental needs and lunar conditions. Key areas considered include structural configuration, product specification, departmental organization, production processes and implementation of manufacturing technologies. To validate the proposed structure, an interview with a NASA professional was conducted. This collaboration turned theoretical assessments into practical insights, offering key guidelines for companies interested in moving production to the Moon.

A partire dagli anni 2000, il settore aerospaziale ha subito un cambio di paradigma decisivo passando dall'essere prevalentemente governato da committenze istituzionali e militari a una nuova frontiera: la New Space Economy. Tra le tecnologie innovative che potrebbero ridefinire questo ecosistema, vi è la produzione nello spazio (ISM), che promette di rivoluzionare l'esplorazione spaziale e fornire una fonte sostenibile e autonoma di produzione nello spazio, con impatti significativi su vari settori industriali. Nonostante alcuni prodotti abbiano dimostrato qualità superiori quando realizzati nello spazio, non vi è stato un aumento di scala di queste operazioni spaziali. Il presente lavoro di tesi si inserisce nel panorama della produzione commerciale nello spazio, proponendo la costruzione di una fabbrica spaziale appositamente concepita per la produzione di prodotti destinati allo spazio. In tale contesto, la Luna emerge come l'ambientazione ideale grazie alle sue condizioni favorevoli. L'obiettivo primario della ricerca è stato definire gli elementi chiave per la struttura di produzione lunare, ispirandosi inizialmente a modelli rappresentativi di una fabbrica manifatturiera terreste. Tuttavia, la transizione della produzione verso la Luna richiede un'analisi approfondita e considerazioni aggiuntive per garantire la solidità delle valutazioni. Perciò questi modelli, originariamente sviluppati per la produzione convenzionale sulla Terra, sono stati adattati alle specifiche esigenze ambientali e alle condizioni lunari. I settori chiave considerati includono la progettazione strutturale, la specifica del prodotto, l'organizzazione dei reparti, i processi di produzione e l'implementazione delle tecnologie produttive. Per convalidare la struttura proposta, è stata effettuata un'intervista con un professionista della NASA. Questa collaborazione ha trasformato valutazioni teoriche in approfondimenti pratici, offrendo linee guida fondamentali per le aziende interessate a spostare la produzione sulla Luna.

Exploring Space Manufacturing: Designing a Lunar factory for Space-bound Products in the New Space Economy

Ettorre, Anna;De Francesco, Eva
2022/2023

Abstract

Starting from the 2000s, the aerospace sector underwent a decisive paradigm shift, transitioning from being predominantly governed by institutional and military commissions to a new frontier: the New Space Economy. Among the innovative technologies that could redefine this ecosystem, In-Space Manufacturing (ISM) stands out, promising to revolutionize space exploration and provide a sustainable and autonomous source of production in space, with significant impacts on various industrial sectors. Despite some products demonstrating superior quality when manufactured in space, there has not been a significant scale-up of these space operations. The current thesis work fits into the landscape of commercial production in space, proposing the construction of a space factory specifically designed for the production of space-bound products. In this context, the Moon emerges as the ideal setting due to its favorable conditions. The primary objective of the research was to define the key elements for the lunar manufacturing structure, initially drawing inspiration from representative models of an Earth-based manufacturing factory’s layout. However, the transition of manufacturing to the Moon requires in-depth analysis and additional considerations to ensure the robustness of the assessments. Therefore, these models, originally developed for conventional manufacturing on Earth, were adapted to specific environmental needs and lunar conditions. Key areas considered include structural configuration, product specification, departmental organization, production processes and implementation of manufacturing technologies. To validate the proposed structure, an interview with a NASA professional was conducted. This collaboration turned theoretical assessments into practical insights, offering key guidelines for companies interested in moving production to the Moon.
ACERBI, FEDERICA
ING - Scuola di Ingegneria Industriale e dell'Informazione
5-ott-2023
2022/2023
A partire dagli anni 2000, il settore aerospaziale ha subito un cambio di paradigma decisivo passando dall'essere prevalentemente governato da committenze istituzionali e militari a una nuova frontiera: la New Space Economy. Tra le tecnologie innovative che potrebbero ridefinire questo ecosistema, vi è la produzione nello spazio (ISM), che promette di rivoluzionare l'esplorazione spaziale e fornire una fonte sostenibile e autonoma di produzione nello spazio, con impatti significativi su vari settori industriali. Nonostante alcuni prodotti abbiano dimostrato qualità superiori quando realizzati nello spazio, non vi è stato un aumento di scala di queste operazioni spaziali. Il presente lavoro di tesi si inserisce nel panorama della produzione commerciale nello spazio, proponendo la costruzione di una fabbrica spaziale appositamente concepita per la produzione di prodotti destinati allo spazio. In tale contesto, la Luna emerge come l'ambientazione ideale grazie alle sue condizioni favorevoli. L'obiettivo primario della ricerca è stato definire gli elementi chiave per la struttura di produzione lunare, ispirandosi inizialmente a modelli rappresentativi di una fabbrica manifatturiera terreste. Tuttavia, la transizione della produzione verso la Luna richiede un'analisi approfondita e considerazioni aggiuntive per garantire la solidità delle valutazioni. Perciò questi modelli, originariamente sviluppati per la produzione convenzionale sulla Terra, sono stati adattati alle specifiche esigenze ambientali e alle condizioni lunari. I settori chiave considerati includono la progettazione strutturale, la specifica del prodotto, l'organizzazione dei reparti, i processi di produzione e l'implementazione delle tecnologie produttive. Per convalidare la struttura proposta, è stata effettuata un'intervista con un professionista della NASA. Questa collaborazione ha trasformato valutazioni teoriche in approfondimenti pratici, offrendo linee guida fondamentali per le aziende interessate a spostare la produzione sulla Luna.
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