主要な機器の 5 つのコンポーネントは電子ビーム溶解によって作られ、中空のボックス ビームと薄い壁を透過することができます。しかし、3D プリントは最初のステップに過ぎません。
アーティストのレンダリングに使用された機器は、火星の岩石サンプルを分析できる X 線石油化学装置である PIXL です。この画像と上のソース: NASA / JPL-Caltech
「Perseverance」ローバーが火星に着陸した 2 月 18 日に、それは 10 個近くの金属 3D プリント部品を運ぶことになります。これらの部品のうち 5 つは、ローバーのミッションに不可欠な機器である X 線石油化学惑星装置 (PIXL) に使用されます。ローバーのカンチレバーの端に取り付けられた PIXL は、火星の表面の岩石や土壌のサンプルを分析して、そこでの生命の可能性を評価するのに役立ちます。
PIXL の 3D プリント部品には、フロント カバーとバック カバー、取り付けフレーム、X 線テーブル、テーブル サポートが含まれます。一見すると、それらは比較的単純な部品のように見えます。いくつかの薄肉のハウジング部品とブラケットは、成形された板金でできている場合があります。しかし、この機器 (およびローバー全般) の厳しい要件は、付加製造 (AM) の後処理ステップの数と一致することが判明しました。
NASA のジェット推進研究所 (JPL) のエンジニアが PIXL を設計したとき、彼らは 3D プリントに適した部品を作ることを目指していませんでした。代わりに、彼らは厳密な「予算」を守りながら、機能に完全に集中し、このタスクを達成できるツールを開発しています。PIXL の割り当てられた重量はわずか 16 ポンドです。この予算を超えると、デバイスまたは他の実験がローバーから「ジャンプ」します。
部品はシンプルに見えますが、この重量制限を考慮して設計する必要があります。X 線ワークベンチ、サポート フレーム、マウント フレームはすべて中空のボックス ビーム構造を採用して、追加の重量や材料を負担しないようにしています。また、シェル カバーの壁は薄く、アウトラインは装置をより密接に囲んでいます。
PIXL の 5 つの 3D プリント パーツは、単純なブラケットとハウジング コンポーネントのように見えますが、厳しいバッチ予算では、これらのパーツには非常に薄い壁と中空のボックス ビーム構造が必要であり、これらのパーツの製造に使用される従来の製造プロセスが不要になります。画像ソース: カーペンター添加物
軽量で耐久性のあるハウジング コンポーネントを製造するために、NASA は、金属粉末および 3D プリント生産サービスのプロバイダーである Carpenter Additive に目を向けました。これらの軽量部品の設計を変更または修正する余地はほとんどないため、Carpenter Additive は最適な製造方法として電子ビーム溶解 (EBM) を選択しました。この金属 3D プリント プロセスは、NASA の設計に必要な中空ボックス ビーム、薄い壁、およびその他の機能を生成できます。ただし、3D プリントは製造プロセスの最初のステップにすぎません。
電子ビーム溶解は、電子ビームをエネルギー源として使用して金属粉末を選択的に融合させる粉末溶解プロセスです。機械全体が予熱され、印刷プロセスはこれらの高温で実行され、部品は印刷時に基本的に熱処理され、周囲の粉末は半焼結されます。
同様の直接金属レーザー焼結 (DMLS) プロセスと比較して、EBM はより粗い表面仕上げとより厚い機能を生成できますが、その利点は、サポート構造の必要性を減らし、レーザーベースのプロセスの必要性を回避することです。問題となる可能性のある熱応力。PIXL パーツは EBM プロセスから出てきたもので、サイズがわずかに大きく、表面が粗く、中空の形状に粉状のケーキが閉じ込められています。
電子ビーム溶解 (EBM) は、複雑な形状の PIXL 部品を提供できますが、それらを完成させるには、一連の後処理ステップを実行する必要があります。画像ソース: カーペンター添加物
前述のように、PIXL コンポーネントの最終的なサイズ、表面仕上げ、および重量を達成するには、一連の後処理ステップを実行する必要があります。残留粉末を除去し、表面を滑らかにするために、機械的方法と化学的方法の両方が使用されます。各プロセスステップ間の検査により、プロセス全体の品質が保証されます。最終的な構成は、総予算よりわずか 22 グラム高く、それでも許容範囲内です。
これらの部品の製造方法の詳細 (3D プリントに関連するスケール ファクター、一時的および恒久的なサポート構造の設計、粉体除去の詳細など) については、このケース スタディを参照し、The Cool の最新のエピソードをご覧ください。パーツ ショー 理由を理解するために、これは 3D プリントの場合、通常とは異なる製造の話です。
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投稿時間: 2021 年 2 月 27 日