Os cinco compoñentes do instrumento clave están feitos por fusión de feixe de electróns, que pode transmitir feixes de caixa oca e paredes delgadas.Pero a impresión 3D é só o primeiro paso.
O instrumento utilizado na representación do artista é PIXL, un dispositivo petroquímico de raios X que pode analizar mostras de rochas en Marte.Fonte desta imaxe e superior: NASA/JPL-Caltech
O 18 de febreiro, cando o rover "Perseverance" aterrou en Marte, levará case dez pezas metálicas impresas en 3D.Cinco destas pezas atoparanse en equipos críticos para a misión do rover: o Instrumento Planetario Petroquímico de raios X ou PIXL.PIXL, instalado ao final do voladizo do rover, analizará mostras de rochas e solo na superficie do Planeta Vermello para axudar a avaliar o potencial de vida alí.
As pezas impresas en 3D de PIXL inclúen a súa portada e contraportada, marco de montaxe, mesa de raios X e soporte de mesa.A primeira vista, parecen pezas relativamente simples, algunhas pezas de carcasa de paredes finas e soportes, poden estar feitos de chapa metálica formada.Non obstante, resulta que os estritos requisitos deste instrumento (e do rover en xeral) coinciden co número de pasos de post-procesamento na fabricación aditiva (AM).
Cando os enxeñeiros do Jet Propulsion Laboratory (JPL) da NASA deseñaron PIXL, non se propuxeron fabricar pezas adecuadas para a impresión 3D.Pola contra, adhírense a un "orzamento" estrito mentres se centran plenamente na funcionalidade e desenvolven ferramentas que poidan realizar esta tarefa.O peso asignado de PIXL é de só 16 libras;a superación deste orzamento fará que o dispositivo ou outros experimentos "salten" desde o rover.
Aínda que as pezas parecen sinxelas, esta limitación de peso debe terse en conta ao deseñar.O banco de traballo de raios X, o cadro de soporte e o cadro de montaxe adoptan unha estrutura de viga de caixa oca para evitar que soportar pesos ou materiais adicionais, e a parede da cuberta é delgada e o contorno encerra máis de preto o instrumento.
As cinco pezas impresas en 3D de PIXL parecen compoñentes simples de soporte e carcasa, pero os estritos orzamentos dos lotes requiren que estas pezas teñan paredes moi finas e estruturas de vigas de caixa ocas, o que elimina o proceso de fabricación convencional empregado para fabricalas.Fonte da imaxe: Carpenter Additives
Para fabricar compoñentes de carcasa lixeiros e duradeiros, a NASA recorreu a Carpenter Additive, un provedor de servizos de produción de po de metal e impresión 3D.Dado que hai pouco espazo para cambiar ou modificar o deseño destas pezas lixeiras, Carpenter Additive elixiu a fusión por feixe de electróns (EBM) como o mellor método de fabricación.Este proceso de impresión 3D de metal pode producir vigas de caixa ocas, paredes delgadas e outras características requiridas polo deseño da NASA.Non obstante, a impresión 3D é só o primeiro paso do proceso de produción.
A fusión por feixe de electróns é un proceso de fusión de po que utiliza o feixe de electróns como fonte de enerxía para fundir selectivamente os po metálicos.Toda a máquina prequenta, o proceso de impresión realízase a estas temperaturas elevadas, as pezas son esencialmente tratadas térmicamente cando se imprimen e o po circundante é semisinterizado.
En comparación con procesos similares de sinterización directa con láser de metal (DMLS), EBM pode producir acabados de superficie máis rugosos e características máis grosas, pero as súas vantaxes son tamén que reduce a necesidade de estruturas de soporte e evita a necesidade de procesos baseados en láser.Tensións térmicas que poden ser problemáticas.As pezas PIXL saen do proceso EBM, son un pouco máis grandes, teñen superficies rugosas e atrapan tortas en po na xeometría oca.
A fusión do feixe de electróns (EBM) pode proporcionar formas complexas de pezas PIXL, pero para completalas, hai que realizar unha serie de pasos de post-procesamento.Fonte da imaxe: Carpenter Additives
Como se mencionou anteriormente, para acadar o tamaño final, o acabado superficial e o peso dos compoñentes PIXL, débense realizar unha serie de pasos de post-procesamento.Utilízanse tanto métodos mecánicos como químicos para eliminar o po residual e suavizar a superficie.A inspección entre cada etapa do proceso garante a calidade de todo o proceso.A composición final é só 22 gramos superior ao orzamento total, que aínda está dentro do rango permitido.
Para obter información máis detallada sobre como se fabrican estas pezas (incluíndo os factores de escala implicados na impresión 3D, o deseño de estruturas de soporte temporais e permanentes e detalles sobre a eliminación do po), consulte este caso práctico e vexa o último episodio de The Cool. Parts Show Para entender por que, para a impresión 3D, esta é unha historia de produción inusual.
Nos plásticos reforzados con fibra de carbono (CFRP), o mecanismo de eliminación do material é esmagar en lugar de cortar.Isto fai que sexa diferente doutras aplicacións de procesamento.
Usando unha xeometría de fresa especial e engadindo un revestimento duro a unha superficie lisa, Toolmex Corp. creou unha fresa de punta moi adecuada para o corte activo de aluminio.A ferramenta chámase "Mako" e forma parte da serie de ferramentas profesionais SharC da compañía.
Hora de publicación: 27-feb-2021