Является ли оксид железа подходящим материалом для использования в 3D-печати SLS/SLM?

Прежде всего, давайте начнем с основ:

Оксид железа, он же ржавчина

В Университете Иллинойса проходит "Спроси фургон", где был задан вопрос "является ли ржавчина магнитной", и я процитирую Тома Дж. и Майка У.:

Существует несколько различных оксидов железа с различными долями кислорода. Это Fe0, Fe2O3 и Fe3O4. Ржавчина состоит в основном из Fe2O3 с присоединенными дополнительными молекулами воды. Существует несколько форм Fe2O3, и общий минерал, состоящий из Fe2O3, называется гематитом, который представляет собой блестящий черноватый минерал. Гематит не ферромагнитен, но он все равно реагирует на магнитное поле и будет притягиваться к полюсам постоянного магнита.[...] FeO также не ферромагнитен, но он притягивается к полюсам магнита примерно в два раза сильнее, чем Fe2O3. Магнетит, Fe3O4, является ферромагнитным и примерно на 1/4 прочнее чистого железа.

В последующем ответе Майка У. это становится более ясным:

Ржавчина (совокупность некоторых оксидов железа) практически немагнитна, в отличие от обычного железа или большинства видов стали.

Это в значительной степени означает, что, в отличие от чистого железа, вы не можете собирать (большинство) частиц ржавчины с помощью магнита. Из всего, что мы знаем о марсианской почве, мы точно знаем, что у нее очень мелкое зерно, поэтому частицы сами по себе крошечные. Это еще раз намекает на то, что любое открытое железо на Марсе было тщательно проржавело за последний миллион лет, оставив на поверхности только немагнитную ржавую пыль-пыль, которая не подходит для добычи с помощью магнитов.

У нас есть анализ химического состава Марса от некоторых посадочных аппаратов, намекающий на то, что марсианский реголит действительно окрашен из-за высокого содержания железа в различных связях. Итак, что мы делаем с этими данными? Мы создаем имитатор маританского реголита, который был сверен с результатами исследований. И низкий, и вот: ни в находках, ни в зондах, ни в имитаторах реголита нет ни единого процентиля железа. Всего около 16-18 % ржавчины.

Реголит для SLS?

Теперь у нас есть реголит с несколько равномерным распределением ржавчины в нем. И у нас есть стимулятор, который можно приобрести у Хьюстона. Насколько мне известно, он еще не был протестирован на SLM, но он использовался в экструдерах на основе порошка, как описано в разделе "Как работает этот 3D-принтер для марсианской среды обитания, созданный для НАСА"?

Из-за отсутствия испытаний и относительно низкого содержания оксида железа я не решаюсь сказать, что печать будет работать обычным способом. Однако с добавлением некоторого полимера можно было бы создать быстрый реголитпластиковый компаунд, поведение которого аналогично поведению бетона. Этот материал можно сделать пригодным для 3D-печати на SLS-машинах. Другая идея может состоять в том, чтобы перейти от SLM (селективного лазерного плавления) к более старому SLS (селективное лазерное спекание) или даже к простому спеканию, при котором соединение в значительной степени "выпекается" в форму, не полностью расплавляя его. Мы хорошо понимаем, как спекать материалы, которые в противном случае у нас возникают проблемы с плавлением, и одним из ярких примеров является карбид вольфрама.

Вывод

Хотя я вижу проблемы с добычей железа из марсианского реголита без процесса химического рафинирования или его рафинирования сродни железному песку, я не понимаю, как марсианский реголит нельзя переработать в подходящий материал SLM или SLS путем добавления какого-либо полимера или термического и механического процесса для получения спекаемого материала. Вместо полимера в качестве связующего можно также добавить чистый металл (магний или алюминий). При наличии имитатора реголита для исследований требуется только исследовательская группа, заинтересованная в изучении пригодности этого материала для таких применений.