火星风化层——模拟的火星岩石碎屑——与钛混合后，似乎能增强3D打印材料的强度。
这种材料可用于制作涂层，保护设备免受锈蚀或辐射损伤。
这一工艺似乎在风化层占比仅为5%时效果最佳，而非使用100%。
将少量模拟火星岩石碎屑与钛合金混合，可通过3D打印制成更坚固的材料；未来，这一工艺或可在火星上用于制造工具或火箭零部件。
研究人员制作的部件中，火星风化层占比从5%到100%不等。风化层是一种黑色粉末状物质，用来模拟这颗红色行星表面的岩石质无机物质。
含5%火星风化层的部件强度较高，而风化层占比100%的部件则很脆，容易开裂。不过，阿米特·班迪奥帕迪亚（Amit Bandyopadhyay）表示，即便火星物质含量较高的材料，也可用于制作涂层，保护设备免受锈蚀或辐射损伤。他是这项研究的通讯作者；研究发表于《国际应用陶瓷技术期刊》。
“在太空中，如果我们想要执行载人任务，3D打印就必不可少，因为我们确实无法把所有东西都从地球带上去。”班迪奥帕迪亚说。他是华盛顿州立大学机械与材料工程学院的教授。“而且，如果我们忘带了什么，也没法回来取。”
将材料运入太空的成本可能极高。研究人员指出，例如，美国国家航空航天局（NASA）的航天飞机将1千克有效载荷（约2.2磅）送入地球轨道，成本约为54,000美元。凡是能在太空或行星表面制造的东西，都能减轻载荷、节省资金；更不用说，一旦设备损坏，宇航员还需要能够在现场维修。
2011年，班迪奥帕迪亚首次展示了这一设想的可行性：他的团队为NASA使用3D打印技术，以月球风化层——模拟的月球岩石碎屑——制造零部件。此后，各航天机构开始采用这项技术，国际空间站也配备了自己的3D打印机，可在现场制造所需材料并用于实验。
在这项研究中，班迪奥帕迪亚与研究生阿里·阿夫鲁齐安（Ali Afrouzian）和凯伦·特拉克塞尔（Kellen Traxel）使用粉末式3D打印机，将模拟火星岩石粉尘与钛合金混合。钛合金因强度高、耐热，常用于太空探索。
在这一过程中，高功率激光将材料加热到2,000摄氏度（3,632华氏度）以上。随后，熔化的火星风化层陶瓷与金属混合物流到一个移动平台上，研究人员借此制成不同尺寸和形状的部件。材料冷却后，研究人员测试了它的强度和耐久性。
由100%火星岩石粉尘制成的陶瓷材料在冷却时开裂，但正如班迪奥帕迪亚指出的那样，它仍可用于制作防辐射屏蔽涂层，因为在这种应用中，裂纹并无大碍。
不过，只需加入少量火星粉尘——即风化层占比为5%的混合物——材料不仅不会开裂或起泡，性能也优于单独使用钛合金，因此可用于制造更轻、但仍能承受重载的部件。
“这样得到的材料强度和硬度更高，因此在某些应用中性能会显著提升。”他说。
班迪奥帕迪亚表示，这项研究只是一个起点。未来的研究或可通过采用不同金属或3D打印技术，制成性能更好的复合材料。
“这项研究证明了这种做法可行。或许我们应该朝这个方向思考，因为我们制造的不只是强度较低的塑料零件，还有强度高、可用于各种结构部件的金属陶瓷复合零件。”他说。
这项研究得到了美国国家科学基金会的资助。
