Петте компонента на ключовия инструмент са направени чрез топене на електронен лъч, който може да предава греди от кухи кутии и тънки стени.Но 3D принтирането е само първата стъпка.
Инструментът, използван в изобразяването на художника, е PIXL, рентгеново нефтохимическо устройство, което може да анализира скални проби на Марс.Източник на това изображение и по-горе: NASA / JPL-Caltech
На 18 февруари, когато марсоходът "Perseverance" кацна на Марс, той ще носи близо десет метални 3D отпечатани части.Пет от тези части ще бъдат открити в оборудване от критично значение за мисията на марсохода: рентгенов петрохимичен планетарен инструмент или PIXL.PIXL, инсталиран в края на конзолата на марсохода, ще анализира скални и почвени проби на повърхността на Червената планета, за да помогне да се оцени потенциалът за живот там.
3D отпечатаните части на PIXL включват преден и заден капак, монтажна рамка, рентгенова маса и опора за маса.На пръв поглед те изглеждат като сравнително прости части, някои тънкостенни части на корпуса и скоби, те могат да бъдат направени от формована ламарина.Оказва се обаче, че строгите изисквания на този инструмент (и марсохода като цяло) съответстват на броя на стъпките за последваща обработка в адитивното производство (AM).
Когато инженерите от Лабораторията за реактивни двигатели на НАСА (JPL) проектираха PIXL, те не си поставиха за цел да направят части, подходящи за 3D печат.Вместо това те се придържат към строг „бюджет“, като същевременно се фокусират изцяло върху функционалността и разработването на инструменти, които могат да изпълнят тази задача.Определеното тегло на PIXL е само 16 паунда;превишаването на този бюджет ще накара устройството или други експерименти да "скочат" от марсохода.
Въпреки че частите изглеждат прости, това ограничение на теглото трябва да се вземе предвид при проектирането.Рентгеновата работна маса, опорната рамка и монтажната рамка приемат структура от кухи греди, за да се избегне носенето на допълнителна тежест или материали, а стената на капака на корпуса е тънка и очертанията обхващат по-близо инструмента.
Петте 3D отпечатани части на PIXL изглеждат като обикновени конзоли и компоненти на корпуса, но строгите партидни бюджети изискват тези части да имат много тънки стени и кухи греди, което елиминира конвенционалния производствен процес, използван за производството им.Източник на изображението: Carpenter Additives
За да произведе леки и издръжливи компоненти на корпуса, НАСА се обърна към Carpenter Additive, доставчик на метален прах и производствени услуги за 3D печат.Тъй като има малко място за промяна или модифициране на дизайна на тези леки части, Carpenter Additive избра топенето на електронен лъч (EBM) като най-добрия метод на производство.Този процес на метален 3D печат може да произведе кухи греди, тънки стени и други характеристики, изисквани от дизайна на НАСА.Триизмерният печат обаче е само първата стъпка в производствения процес.
Топенето с електронен лъч е процес на топене на прах, който използва електронен лъч като източник на енергия за селективно сливане на метални прахове заедно.Цялата машина е предварително загрята, процесът на отпечатване се извършва при тези повишени температури, частите са основно топлинно обработени, когато частите се отпечатват, а заобикалящият прах е полусинтерован.
В сравнение с подобни процеси на директно метално лазерно синтероване (DMLS), EBM може да произведе по-груби повърхностни покрития и по-дебели елементи, но неговите предимства са също така, че намалява необходимостта от поддържащи структури и избягва необходимостта от лазерно базирани процеси.Термични натоварвания, които могат да бъдат проблематични.Частите на PIXL излизат от процеса EBM, са малко по-големи по размер, имат грапави повърхности и улавят прахообразни торти в кухата геометрия.
Топенето с електронен лъч (EBM) може да осигури сложни форми на PIXL части, но за да бъдат завършени, трябва да се извършат поредица от стъпки за последваща обработка.Източник на изображението: Carpenter Additives
Както бе споменато по-горе, за да се постигне окончателен размер, повърхностно покритие и тегло на PIXL компонентите, трябва да се извършат поредица от стъпки за последваща обработка.Използват се както механични, така и химични методи за отстраняване на остатъчния прах и изглаждане на повърхността.Проверката между всяка стъпка на процеса гарантира качеството на целия процес.Крайният състав е само с 22 грама по-висок от общия бюджет, който все още е в рамките на допустимото.
За по-подробна информация относно това как се произвеждат тези части (включително коефициентите на мащаба, включени в 3D отпечатването, дизайна на временни и постоянни поддържащи структури и подробности относно отстраняването на праха), моля, вижте този казус и гледайте последния епизод на The Cool Показване на части За да разберете защо, за 3D печат, това е необичайна производствена история.
При пластмасите, подсилени с въглеродни влакна (CFRP), механизмът за отстраняване на материала е по-скоро смачкване, отколкото срязване.Това го прави различен от другите приложения за обработка.
Използвайки специална геометрия на фрезата и добавяйки твърдо покритие към гладка повърхност, Toolmex Corp. създаде челна фреза, която е много подходяща за активно рязане на алуминий.Инструментът се нарича "Mako" и е част от серията професионални инструменти SharC на компанията.
Време на публикуване: 27 февруари 2021 г