火星多目的地下建設プロジェクト(Mars SUBsPaCe)は、火星に大規模な人口を持続的かつ拡張可能な方法で支援するように設計された生息地です。私たちは、地下の生息地が地上の構造物よりも大きな利点をもたらすと考えています。地下にあることで、火星の大気が薄いため増加する宇宙放射線に対して周囲の物質が何らかの保護を提供します。生息地の周囲

SUBsPaCeの設計は、アースオーガーの作動原理に基づいています。中央シャフトの周りにらせん状の構造があり、中央シャフトの底部には下にある材料を取り除くための巨大な掘削ヘッドがあります。同様に、らせん状の構造の末端には4つの重なっている掘削ヘッドがあります。生息地のメインエントランスとして機能するロビーブロックには、構造全体の掘削運動を支援

私たちの生息地の多様性の鍵は、居住ブロックのモジュール設計にあります。全体の構造が地面に掘り込まれているため、らせん構造の開始時にロビーと最初の居住ブロックの間に空間が生まれます。全体の構造が回転するにつれて、新しい居住ブロックが定期的に設置されます。これにより、生息地のスペースに関する拡張性が得られます。

中央シャフトの各完全なラウンドには10の居住ブロックがあります。各居住ブロックへのアクセスは、建物全体にわたって走るメインのスパイラルランプ(勾配1:12)を経由して行われます。統合されたエレベーターと階段室により、居住者は最大5ブロック離れた居住ブロックにアクセスできます。各居住ブロックの後方には、建物全体にわたって走る巨大なサービス回廊があります。

さらに、3D印刷が効率的な製造方法であることを強調するために、これらのモジュール式住居ブロックは、火星環境から得られたコンクリートのような材料を使用してオフサイトで3D印刷することができます。中央シャフトも同様の方法(図3の小箱)で印刷でき、シャフトの周りを回って動作するプリンタによって印刷されます。当社は、ここで3D印刷を大規模に導入することで、自動建

地下全体が傘のような構造で覆われています。六角形の構造は太陽光発電パネルであり、居住者の使用量を増やすために電力を生み出します。また、居住空間への出入りに使用するエアロックもいくつか設置されています(モデルでは居住空間が見えるように上に持ち上げられています)。中央の柱は、食料、水、空気の浄化や再利用を提供するための巨大なハンギング式水耕栽

ここでの私たちの設計の規模は1:266です。各住居は約150平方メートルの居住空間を備えています。この建物には40のブロックがあり、そのうちヘリカル構造の底部にロビーブロックと2つのメンテナンスおよびボーリングブロックがあります。モデルは切り分けられているので、内部のレイアウトが見えます。

1. デザインプロセス

最初のコンセプト設計は紙で行われました。その後、CAD設計や試作はSolidworksで行われました。設計段階で直面した主な問題は、構造の寸法を決定することでした。そのため、特にシンガポールのパールバンクアパートメントや南アフリカのヨハネスブルグにあるポンテシティからインスピレーションを得ました。

1. 製造プロセス

3D印刷設備は、Hwa Chong Institutionからご提供いただきました。

私たちの建築模型は、融合堆積成形(FDM)のプロセスを使用して製作されました。印刷は、同名の会社(シンガポールに拠点を置く)が製造した2台のPanther 3Dプリンタで行われました。プリンタは以下の仕様を備えています。

1. 位置精度：X/Y：0.025 mm、Z：0.005 mm
2. 印刷ノズル径：0.4 mm(1.75 mm径のPLAおよびABSプラスチックフィラメントに対応)
3. 組み立て容量：202 mm(X)×162 mm(Y)×157 mm(Z)

プリンタの特性を分析するために以前に行った作業では、最大1 mmの解像度で信頼性の高い印刷が可能であることがわかりました。そのため、CAD設計段階では、すべての連結部に各側面0.5 mmのクリアランスが与えられ、1 mm未満の構造は設計されていませんでした。

サポート構造の削除は、実際のモデルに潜在的に干渉する可能性があるため、私たちにとって大きな懸念事項でした。当初、私たちは住宅ブロックの各部を上下2つのセクションに分けて印刷する予定でした。これにより、張り出した屋根のサポート構造が不要になります。私たちは、2つの半分と中央の柱を組み立てることで、総所要時間がわずかに増加すると判断しました。

しかし、印刷を開始すると、最適化されたプリンタ設定では、各ブロックの完成に約3時間かかることがわかりました。日中に学生が使用するため、プリンタは1台しか利用できませんでした。そのため、私たちはSolidworksで構造を組み立て、55%にスケールダウンして4つのブロックで印刷することを決定しました。その結果、モデルの一部の細かいディテールが失われ、サポートを取り除

このモデルは、195℃の温度で押出された白色の1.75 mm PLAを使用して、55℃に加熱されたカプトンテープで覆われたプラットフォームに印刷されました。

設計図の.SLDPRTファイル(Solidworksの部品ファイル)は.STLファイルに変換されました。これらのファイルは後でCuraを経由してgcodeに変換され、モデルの固体部分の充填構造とモデルの垂下構造のサポートの印刷指示も生成されました。その後、gcodeは実際のプリンタで使用するrepetier-hostインターフェイスに移植されました。

印刷時間は合計で約48時間です。層厚は0.1 mmで、高速印刷のためのフィルレートは20%です。私たちの印刷では、2台のプリンタを使用しました。印刷されたモデルは、サポート材料を取り除くだけで後処理されました。4つの主要なセクションは、シアノアクリレート接着創を使用して組み立てられました。