با قطعات پرینت سه بعدی که در شرف رفتن به مریخ هستند آشنا شوید |کارگاه ماشین سازی هیوندای

پنج جزء ابزار کلیدی با ذوب پرتو الکترونی ساخته شده است که می تواند پرتوهای جعبه توخالی و دیواره های نازک را منتقل کند.اما پرینت سه بعدی تنها قدم اول است.
ابزار مورد استفاده در رندر این هنرمند PIXL است، یک دستگاه پتروشیمی اشعه ایکس که می تواند نمونه های سنگی در مریخ را تجزیه و تحلیل کند.منبع این تصویر و بالاتر: NASA / JPL-Caltech
در 18 فوریه، زمانی که مریخ نورد "Perseverance" روی مریخ فرود آمد، نزدیک به ده قطعه فلزی پرینت سه بعدی را حمل خواهد کرد.پنج مورد از این قطعات در تجهیزات حیاتی برای مأموریت مریخ نورد یافت می شود: ابزار سیاره ای پتروشیمی اشعه ایکس یا PIXL.PIXL که در انتهای کنسول مریخ نورد نصب شده است، نمونه های سنگ و خاک را در سطح سیاره سرخ تجزیه و تحلیل می کند تا به ارزیابی پتانسیل حیات در آنجا کمک کند.
قطعات پرینت سه بعدی PIXL شامل روکش جلویی و قاب پشتی، قاب نصب، میز اشعه ایکس و پشتیبانی میز است.در نگاه اول، آنها مانند قطعات نسبتا ساده به نظر می رسند، برخی از قطعات محفظه با دیواره نازک و براکت ها، ممکن است از ورق فلزی ساخته شده باشند.با این حال، به نظر می رسد که الزامات دقیق این ابزار (و به طور کلی مریخ نورد) با تعداد مراحل پس از پردازش در ساخت افزودنی (AM) مطابقت دارد.
زمانی که مهندسان آزمایشگاه پیشرانه جت ناسا (JPL) PIXL را طراحی کردند، قصد ساخت قطعات مناسب برای چاپ سه بعدی را نداشتند.در عوض، آنها به یک "بودجه" سختگیرانه پایبند هستند در حالی که به طور کامل بر عملکرد و توسعه ابزارهایی تمرکز می کنند که می توانند این کار را انجام دهند.وزن اختصاص داده شده PIXL تنها 16 پوند است.بیش از این بودجه باعث می شود دستگاه یا سایر آزمایش ها از مریخ نورد "پرش" کنند.
اگرچه قطعات ساده به نظر می رسند، اما این محدودیت وزنی باید در هنگام طراحی در نظر گرفته شود.میز کار اشعه ایکس، قاب پشتیبانی و قاب نصب، همگی از ساختار تیر جعبه توخالی استفاده می کنند تا از تحمل هرگونه وزن یا مواد اضافی جلوگیری شود، و دیواره پوشش پوسته نازک است و طرح کلی دستگاه را بیشتر محصور می کند.
پنج قطعه پرینت سه بعدی PIXL مانند اجزای براکت و محفظه ساده به نظر می رسند، اما بودجه بندی سختگیرانه این قطعات مستلزم داشتن دیواره های بسیار نازک و ساختارهای پرتو جعبه توخالی است که فرآیند تولید متعارف مورد استفاده برای ساخت آنها را حذف می کند.منبع تصویر: Carpenter Additives
ناسا به منظور ساخت اجزای مسکن سبک و بادوام، به Carpenter Additive، ارائه دهنده خدمات تولید پودر فلز و چاپ سه بعدی روی آورد.از آنجایی که فضای کمی برای تغییر یا اصلاح طراحی این قطعات سبک وجود دارد، Carpenter Additive ذوب پرتو الکترونی (EBM) را به عنوان بهترین روش ساخت انتخاب کرد.این فرآیند پرینت سه بعدی فلزی می تواند تیرهای جعبه توخالی، دیواره های نازک و سایر ویژگی های مورد نیاز طراحی ناسا را ​​تولید کند.با این حال، چاپ سه بعدی تنها اولین گام در فرآیند تولید است.
ذوب پرتو الکترونی یک فرآیند ذوب پودر است که از پرتو الکترونی به عنوان منبع انرژی برای ذوب انتخابی پودرهای فلزی با یکدیگر استفاده می کند.کل دستگاه از قبل گرم می شود، فرآیند چاپ در این دماهای بالا انجام می شود، قطعات اساساً هنگام چاپ قطعات تحت عملیات حرارتی قرار می گیرند و پودر اطراف آن نیمه پخته می شود.
در مقایسه با فرآیندهای مشابه زینترینگ لیزری مستقیم فلزات (DMLS)، EBM می‌تواند سطوح خشن‌تر و ویژگی‌های ضخیم‌تری تولید کند، اما مزایای آن این است که نیاز به ساختارهای پشتیبانی را کاهش می‌دهد و از نیاز به فرآیندهای مبتنی بر لیزر اجتناب می‌کند.تنش های حرارتی که ممکن است مشکل ساز باشند.قطعات PIXL از فرآیند EBM خارج می شوند، اندازه کمی بزرگتر دارند، سطوح ناهمواری دارند و کیک های پودری را در هندسه توخالی به دام می اندازند.
ذوب پرتو الکترونی (EBM) می تواند اشکال پیچیده ای از قطعات PIXL را ارائه دهد، اما برای تکمیل آنها، یک سری مراحل پس از پردازش باید انجام شود.منبع تصویر: Carpenter Additives
همانطور که در بالا ذکر شد، برای دستیابی به اندازه نهایی، پرداخت سطح و وزن اجزای PIXL، یک سری مراحل پس از پردازش باید انجام شود.از هر دو روش مکانیکی و شیمیایی برای حذف پودر باقی مانده و صاف کردن سطح استفاده می شود.بازرسی بین هر مرحله فرآیند، کیفیت کل فرآیند را تضمین می کند.ترکیب نهایی تنها 22 گرم از کل بودجه بیشتر است که همچنان در محدوده مجاز قرار دارد.
برای اطلاعات دقیق تر در مورد نحوه ساخت این قطعات (از جمله عوامل مقیاس درگیر در پرینت سه بعدی، طراحی سازه های پشتیبانی موقت و دائم و جزئیات در مورد حذف پودر)، لطفاً به این مطالعه موردی مراجعه کنید و آخرین قسمت The Cool را تماشا کنید. نمایش قطعات برای درک اینکه چرا، برای چاپ سه بعدی، این یک داستان تولید غیرعادی است.
در پلاستیک های تقویت شده با فیبر کربن (CFRP)، مکانیسم حذف مواد به جای برش، خرد کردن است.این باعث می شود که آن را از سایر برنامه های پردازش متفاوت کند.
Toolmex Corp با استفاده از هندسه فرز مخصوص و افزودن یک پوشش سخت به سطح صاف، آسیاب انتهایی را ایجاد کرده است که برای برش فعال آلومینیوم بسیار مناسب است.این ابزار "Mako" نام دارد و بخشی از سری ابزارهای حرفه ای SharC این شرکت است.