Los cinco componentes del instrumento clave están hechos por fusión de haz de electrones, que puede transmitir haces de caja hueca y paredes delgadas.Pero la impresión 3D es solo el primer paso.
El instrumento utilizado en la representación del artista es PIXL, un dispositivo petroquímico de rayos X que puede analizar muestras de rocas en Marte.Fuente de esta imagen y superior: NASA / JPL-Caltech
El 18 de febrero, cuando el rover "Perseverance" aterrice en Marte, llevará cerca de diez piezas de metal impresas en 3D.Cinco de estas piezas se encontrarán en equipos críticos para la misión del rover: el instrumento planetario petroquímico de rayos X o PIXL.PIXL, instalado al final del voladizo del rover, analizará muestras de roca y suelo en la superficie del Planeta Rojo para ayudar a evaluar el potencial de vida allí.
Las piezas impresas en 3D de PIXL incluyen la cubierta frontal y la cubierta posterior, el marco de montaje, la mesa de rayos X y el soporte de la mesa.A primera vista, parecen piezas relativamente simples, algunas piezas y soportes de carcasa de paredes delgadas, pueden estar hechos de chapa metálica moldeada.Sin embargo, resulta que los estrictos requisitos de este instrumento (y del móvil en general) coinciden con el número de pasos de posprocesamiento en la fabricación aditiva (AM).
Cuando los ingenieros del Laboratorio de Propulsión a Chorro (JPL) de la NASA diseñaron PIXL, no se propusieron fabricar piezas adecuadas para la impresión 3D.En cambio, se adhieren a un "presupuesto" estricto mientras se enfocan completamente en la funcionalidad y en el desarrollo de herramientas que pueden realizar esta tarea.El peso asignado de PIXL es de solo 16 libras;exceder este presupuesto hará que el dispositivo u otros experimentos "salten" del rover.
Aunque las piezas parecen simples, esta limitación de peso debe tenerse en cuenta al diseñar.El banco de trabajo de rayos X, el marco de soporte y el marco de montaje adoptan una estructura de viga de caja hueca para evitar soportar cualquier peso o materiales adicionales, y la pared de la cubierta de la carcasa es delgada y el contorno encierra más de cerca el instrumento.
Las cinco piezas impresas en 3D de PIXL parecen componentes simples de soporte y carcasa, pero los estrictos presupuestos de lotes requieren que estas piezas tengan paredes muy delgadas y estructuras de vigas de caja hueca, lo que elimina el proceso de fabricación convencional utilizado para fabricarlas.Fuente de la imagen: Aditivos de carpintero
Para fabricar componentes de carcasa livianos y duraderos, la NASA recurrió a Carpenter Additive, un proveedor de servicios de producción de impresión 3D y polvo metálico.Dado que hay poco espacio para cambiar o modificar el diseño de estas piezas ligeras, Carpenter Additive eligió la fusión por haz de electrones (EBM) como el mejor método de fabricación.Este proceso de impresión 3D de metal puede producir vigas de caja hueca, paredes delgadas y otras características requeridas por el diseño de la NASA.Sin embargo, la impresión 3D es solo el primer paso en el proceso de producción.
La fusión por haz de electrones es un proceso de fusión de polvo que utiliza un haz de electrones como fuente de energía para fusionar selectivamente polvos metálicos.Toda la máquina se precalienta, el proceso de impresión se lleva a cabo a estas temperaturas elevadas, las piezas se tratan esencialmente con calor cuando se imprimen y el polvo circundante se semisinteriza.
En comparación con procesos similares de sinterización directa de metal por láser (DMLS), EBM puede producir acabados superficiales más rugosos y características más gruesas, pero sus ventajas también son que reduce la necesidad de estructuras de soporte y evita la necesidad de procesos basados en láser.Tensiones térmicas que pueden ser problemáticas.Las piezas PIXL salen del proceso EBM, son un poco más grandes, tienen superficies ásperas y atrapan tortas de polvo en la geometría hueca.
La fusión por haz de electrones (EBM) puede proporcionar formas complejas de piezas PIXL, pero para completarlas, se deben realizar una serie de pasos de procesamiento posterior.Fuente de la imagen: Aditivos de carpintero
Como se mencionó anteriormente, para lograr el tamaño final, el acabado superficial y el peso de los componentes PIXL, se deben realizar una serie de pasos de procesamiento posterior.Se utilizan métodos tanto mecánicos como químicos para eliminar el polvo residual y alisar la superficie.La inspección entre cada paso del proceso asegura la calidad de todo el proceso.La composición final es solo 22 gramos más alta que el presupuesto total, que todavía está dentro del rango permitido.
Para obtener información más detallada sobre cómo se fabrican estas piezas (incluidos los factores de escala involucrados en la impresión 3D, el diseño de estructuras de soporte temporales y permanentes y detalles sobre la eliminación de polvo), consulte este estudio de caso y vea el último episodio de The Cool Muestra de piezas Para entender por qué, para la impresión 3D, esta es una historia de producción inusual.
En los plásticos reforzados con fibra de carbono (CFRP), el mecanismo de eliminación de material es aplastamiento en lugar de corte.Esto lo hace diferente de otras aplicaciones de procesamiento.
Mediante el uso de una geometría de fresa especial y la adición de un revestimiento duro a una superficie lisa, Toolmex Corp. ha creado una fresa de extremo que es muy adecuada para el corte activo de aluminio.La herramienta se llama "Mako" y es parte de la serie de herramientas profesionales SharC de la compañía.
Hora de publicación: 27-feb-2021