Beneficiation of lunar regolith: assessing the best basalt content for DLP-based additive manufacturing

Identifying lunar regolith as an inherent resource for lunar exploration is straightforward. The employment of lunar regolith for In-Situ Resource Utilization (ISRU) stands as a pragmatic choice in realizing a lasting settlement on the Moon. Additive manufacturing using lunar regolith has emerged as a promising ISRU method, enabling sustainable production of lunar settlements, tools, and components on the moon's surface. Nevertheless, certain materials requisite for this technology must be transported from Earth, and the quality of the regolith utilized in the process significantly influences the resultant outcome. This study examined the evolution of properties of highland lunar regolith simulants after beneficiation, which is the process of varying the content of basalt from the original lunar regolith. The study focused on the effect of regolith beneficiation on properties relevant to Digital Light Processing (DLP)-based additive manufacturing, such as relative density, optical observations, and shrinkage. The study assessed the efficiency of lunar simulant-infilled resins made from lunar regolith simulants that were beneficiated using different parameters. The results showed that the level of beneficiation strongly influences the physical properties of lunar regolith simulants, with relative density increasing by up to 5%. The study determined that the optimum beneficiation level of lunar regolith is 1% to 5% of basalt content based on relative density.

Nel contesto dell’esplorazione spaziale, l'utilizzo della regolite lunare per la costruzione di insediamenti duraturi sulla Luna è una scelta naturale . Tramite l'utilizzo della manifattura additiva si ha il potenziale per facilitare la produzione sostenibile di insediamenti, strumenti e componenti lunari direttamente in loco. Tuttavia, alcuni dei materiali necessari per questa tecnologia devono essere trasportati dalla Terra, il che è molto dispendioso. Inoltre la qualità della regolite utilizzata nel processo influisce in modo significativo sul risultato finale. Questo studio esamina i processi di arricchimento nella regolite lunare di tipo highland, che comportano la modifica del contenuto di basalto nelle polveri utilizzate per la stampa 3D. Tra le proprietà rilevanti per la produzione additiva basata sul Digital Light Processing (DLP), il documento si concentra su: densità relativa, osservazioni ottiche e ritiro. Lo studio ha valutato l'efficienza di resine lunari simulate ottenute con diverse percentuali di contenuto di basalto. I risultati mostrano che il livello di arricchimento influenza fortemente le proprietà fisiche del simulante della regolite lunare, aumentandone la densità relativa fino al 5%. Lo studio ha determinato che il livello di arricchimento ottimale per la regolite lunare è compreso tra l’1 e il 5% del contenuto di basalto, in base alla densità relativa.