تعرف على الأجزاء المطبوعة ثلاثية الأبعاد التي على وشك الانتقال إلى كوكب المريخ |ورشة مكائن ​​هيونداي

المكونات الخمسة للأداة الرئيسية مصنوعة عن طريق ذوبان شعاع الإلكترون ، والذي يمكنه نقل حزم الصندوق المجوفة والجدران الرقيقة.لكن الطباعة ثلاثية الأبعاد ليست سوى الخطوة الأولى.
الأداة المستخدمة في تقديم الفنان هي PIXL ، وهو جهاز بتروكيماويات يعمل بالأشعة السينية يمكنه تحليل عينات الصخور على المريخ.مصدر هذه الصورة وما فوق: NASA / JPL-Caltech
في 18 فبراير ، عندما هبطت المركبة الجوالة "المثابرة" على سطح المريخ ، ستحمل ما يقرب من عشرة أجزاء معدنية مطبوعة ثلاثية الأبعاد.سيتم العثور على خمسة من هذه الأجزاء في المعدات الحاسمة لمهمة العربة الجوالة: الأداة الكوكبية للأشعة السينية للبتروكيماويات أو PIXL.PIXL ، التي تم تركيبها في نهاية ناتئ العربة الجوالة ، ستحلل عينات الصخور والتربة على سطح الكوكب الأحمر للمساعدة في تقييم إمكانات الحياة هناك.
تشتمل الأجزاء المطبوعة ثلاثية الأبعاد من PIXL على الغطاء الأمامي والغطاء الخلفي وإطار التثبيت وطاولة الأشعة السينية ودعم الطاولة.للوهلة الأولى ، تبدو وكأنها أجزاء بسيطة نسبيًا ، وبعض الأجزاء والأقواس ذات الجدران الرقيقة ، وقد تكون مصنوعة من صفائح معدنية مشكلة.ومع ذلك ، فقد تبين أن المتطلبات الصارمة لهذه الأداة (والعربة الجوالة بشكل عام) تتطابق مع عدد خطوات المعالجة اللاحقة في التصنيع الإضافي (AM).
عندما صمم المهندسون في مختبر الدفع النفاث (JPL) التابع لناسا PIXL ، لم يشرعوا في صنع أجزاء مناسبة للطباعة ثلاثية الأبعاد.بدلاً من ذلك ، يلتزمون بـ "ميزانية" صارمة مع التركيز بشكل كامل على الوظائف وتطوير الأدوات التي يمكنها إنجاز هذه المهمة.الوزن المخصص لـ PIXL هو 16 رطلاً فقط ؛تجاوز هذه الميزانية سيؤدي إلى "قفزة" الجهاز أو التجارب الأخرى من العربة الجوالة.
على الرغم من أن الأجزاء تبدو بسيطة ، إلا أنه يجب مراعاة تحديد الوزن عند التصميم.تعتمد طاولة العمل بالأشعة السينية وإطار الدعم وإطار التثبيت جميعها على هيكل شعاع صندوقي مجوف لتجنب تحمل أي وزن أو مواد إضافية ، ويكون جدار غطاء الغلاف رقيقًا ويحيط المخطط التفصيلي بالجهاز عن كثب.
تبدو الأجزاء الخمسة المطبوعة ثلاثية الأبعاد من PIXL وكأنها دعامة بسيطة ومكونات مبيت ، لكن ميزانيات الدُفعات الصارمة تتطلب أن يكون لهذه الأجزاء جدران رقيقة جدًا وهياكل شعاع صندوقية مجوفة ، مما يلغي عملية التصنيع التقليدية المستخدمة في تصنيعها.مصدر الصورة: إضافات نجار
من أجل تصنيع مكونات مبيت خفيفة الوزن ومتينة ، لجأت وكالة ناسا إلى Carpenter Additive ، وهي شركة تقدم خدمات إنتاج المسحوق المعدني والطباعة ثلاثية الأبعاد.نظرًا لوجود مساحة صغيرة لتغيير أو تعديل تصميم هذه الأجزاء خفيفة الوزن ، اختارت شركة Carpenter Additive ذوبان شعاع الإلكترون (EBM) كأفضل طريقة تصنيع.يمكن لعملية الطباعة ثلاثية الأبعاد المعدنية هذه أن تنتج حزمًا مربعة مجوفة وجدرانًا رفيعة وميزات أخرى يتطلبها تصميم ناسا.ومع ذلك ، فإن الطباعة ثلاثية الأبعاد ليست سوى الخطوة الأولى في عملية الإنتاج.
ذوبان شعاع الإلكترون هو عملية ذوبان مسحوق تستخدم شعاع الإلكترون كمصدر للطاقة لدمج مساحيق المعادن بشكل انتقائي معًا.يتم تسخين الماكينة بأكملها مسبقًا ، ويتم تنفيذ عملية الطباعة في درجات الحرارة المرتفعة هذه ، وتتم معالجة الأجزاء بشكل أساسي بالحرارة عند طباعة الأجزاء ، ويكون المسحوق المحيط شبه متلبد.
بالمقارنة مع عمليات تلبيد المعادن بالليزر المباشر (DMLS) ، يمكن لـ EBM إنتاج تشطيبات سطحية أكثر خشونة وخصائص أكثر سمكًا ، ولكن مزاياها أيضًا أنها تقلل من الحاجة إلى هياكل الدعم وتجنب الحاجة إلى العمليات القائمة على الليزر.الضغوط الحرارية التي قد تكون مشكلة.تخرج أجزاء PIXL من عملية EBM ، وهي أكبر حجمًا قليلاً ، ولها أسطح خشنة ، وتحبس كعك البودرة في الهندسة المجوفة.
يمكن أن يوفر ذوبان الحزمة الإلكترونية (EBM) أشكالًا معقدة من أجزاء PIXL ، ولكن لإكمالها ، يجب تنفيذ سلسلة من خطوات ما بعد المعالجة.مصدر الصورة: إضافات نجار
كما هو مذكور أعلاه ، من أجل تحقيق الحجم النهائي وتشطيب السطح ووزن مكونات PIXL ، يجب تنفيذ سلسلة من خطوات ما بعد المعالجة.يتم استخدام كل من الطرق الميكانيكية والكيميائية لإزالة البودرة المتبقية وتنعيم السطح.يضمن الفحص بين كل خطوة عملية جودة العملية بأكملها.التركيبة النهائية أعلى بـ 22 جرامًا فقط من الميزانية الإجمالية ، والتي لا تزال ضمن النطاق المسموح به.
لمزيد من المعلومات التفصيلية حول كيفية تصنيع هذه الأجزاء (بما في ذلك عوامل المقياس التي تنطوي عليها الطباعة ثلاثية الأبعاد ، وتصميم هياكل الدعم المؤقتة والدائمة ، وتفاصيل حول إزالة المسحوق) ، يرجى الرجوع إلى دراسة الحالة هذه ومشاهدة الحلقة الأخيرة من The Cool عرض الأجزاء لفهم السبب ، بالنسبة للطباعة ثلاثية الأبعاد ، تعتبر هذه قصة إنتاج غير عادية.
في البلاستيك المقوى بألياف الكربون (CFRP) ، آلية إزالة المواد هي التكسير بدلاً من القص.هذا يجعلها مختلفة عن تطبيقات المعالجة الأخرى.
باستخدام هندسة خاصة لقاطع الطحن وإضافة طلاء صلب إلى سطح أملس ، أنشأت شركة Toolmex Corp مطحنة نهائية مناسبة جدًا للقطع النشط للألمنيوم.تسمى الأداة "Mako" وهي جزء من سلسلة أدوات SharC الاحترافية الخاصة بالشركة.