Les cinq composants de l'instrument clé sont fabriqués par fusion par faisceau d'électrons, qui peut transmettre des faisceaux en caisson creux et des parois minces.Mais l'impression 3D n'est que la première étape.
L'instrument utilisé dans le rendu de l'artiste est PIXL, un appareil pétrochimique à rayons X capable d'analyser des échantillons de roche sur Mars.Source de cette image et ci-dessus : NASA / JPL-Caltech
Le 18 février, lorsque le rover "Persévérance" se posera sur Mars, il emportera près d'une dizaine de pièces métalliques imprimées en 3D.Cinq de ces pièces se retrouveront dans des équipements essentiels à la mission du rover : le X-ray Petrochemical Planetary Instrument ou PIXL.PIXL, installé à l'extrémité du porte-à-faux du rover, analysera des échantillons de roche et de sol à la surface de la planète rouge pour aider à en évaluer le potentiel de vie.
Les pièces imprimées en 3D de PIXL comprennent sa couverture avant et sa couverture arrière, son cadre de montage, sa table de radiographie et son support de table.À première vue, ils ressemblent à des pièces relativement simples, certaines pièces de boîtier à paroi mince et des supports, ils peuvent être en tôle formée.Cependant, il s'avère que les exigences strictes de cet instrument (et du rover en général) correspondent au nombre d'étapes de post-traitement dans la fabrication additive (AM).
Lorsque les ingénieurs du Jet Propulsion Laboratory (JPL) de la NASA ont conçu PIXL, ils n'avaient pas l'intention de fabriquer des pièces adaptées à l'impression 3D.Au lieu de cela, ils adhèrent à un "budget" strict tout en se concentrant entièrement sur les fonctionnalités et en développant des outils capables d'accomplir cette tâche.Le poids attribué à PIXL n'est que de 16 livres;le dépassement de ce budget fera "sauter" l'appareil ou d'autres expériences du rover.
Bien que les pièces semblent simples, cette limitation de poids doit être prise en compte lors de la conception.L'établi à rayons X, le cadre de support et le cadre de montage adoptent tous une structure de poutre en caisson creux pour éviter de supporter tout poids ou matériau supplémentaire, et la paroi du couvercle de la coque est mince et le contour enferme plus étroitement l'instrument.
Les cinq pièces imprimées en 3D de PIXL ressemblent à de simples composants de support et de boîtier, mais des budgets de lots stricts exigent que ces pièces aient des parois très minces et des structures de poutre en caisson creuses, ce qui élimine le processus de fabrication conventionnel utilisé pour les fabriquer.Source de l'image : Carpenter Additifs
Afin de fabriquer des composants de boîtier légers et durables, la NASA s'est tournée vers Carpenter Additive, un fournisseur de services de production de poudre métallique et d'impression 3D.Comme il y a peu de place pour changer ou modifier la conception de ces pièces légères, Carpenter Additive a choisi la fusion par faisceau d'électrons (EBM) comme la meilleure méthode de fabrication.Ce processus d'impression 3D en métal peut produire des poutres creuses, des parois minces et d'autres caractéristiques requises par la conception de la NASA.Cependant, l'impression 3D n'est que la première étape du processus de production.
La fusion par faisceau d'électrons est un processus de fusion de poudre qui utilise un faisceau d'électrons comme source d'énergie pour fusionner sélectivement des poudres métalliques.L'ensemble de la machine est préchauffé, le processus d'impression est effectué à ces températures élevées, les pièces sont essentiellement traitées thermiquement lors de l'impression des pièces et la poudre environnante est semi-frittée.
Comparé à des processus similaires de frittage laser direct de métal (DMLS), l'EBM peut produire des finitions de surface plus rugueuses et des caractéristiques plus épaisses, mais ses avantages sont également qu'il réduit le besoin de structures de support et évite le besoin de processus à base de laser.Des contraintes thermiques qui peuvent être problématiques.Les pièces PIXL sortent du processus EBM, sont légèrement plus grandes, ont des surfaces rugueuses et emprisonnent des gâteaux poudreux dans la géométrie creuse.
La fusion par faisceau d'électrons (EBM) peut fournir des formes complexes de pièces PIXL, mais pour les compléter, une série d'étapes de post-traitement doit être effectuée.Source de l'image : Carpenter Additifs
Comme mentionné ci-dessus, afin d'obtenir la taille, la finition de surface et le poids finaux des composants PIXL, une série d'étapes de post-traitement doit être effectuée.Des méthodes mécaniques et chimiques sont utilisées pour éliminer la poudre résiduelle et lisser la surface.L'inspection entre chaque étape du processus garantit la qualité de l'ensemble du processus.La composition finale n'est supérieure que de 22 grammes au budget total, qui reste dans la fourchette autorisée.
Pour des informations plus détaillées sur la façon dont ces pièces sont fabriquées (y compris les facteurs d'échelle impliqués dans l'impression 3D, la conception des structures de support temporaires et permanentes et les détails sur l'élimination de la poudre), veuillez vous référer à cette étude de cas et regarder le dernier épisode de The Cool Parts Show Pour comprendre pourquoi, pour l'impression 3D, il s'agit d'une histoire de production inhabituelle.
Dans les plastiques renforcés de fibres de carbone (CFRP), le mécanisme d'enlèvement de matière est l'écrasement plutôt que le cisaillement.Cela le rend différent des autres applications de traitement.
En utilisant une géométrie de fraise spéciale et en ajoutant un revêtement dur à une surface lisse, Toolmex Corp. a créé une fraise en bout parfaitement adaptée à la coupe active de l'aluminium.L'outil s'appelle "Mako" et fait partie de la série d'outils professionnels SharC de la société.
Heure de publication : 27 février 2021