Pięć elementów kluczowego instrumentu jest wytwarzanych przez topienie wiązki elektronów, które mogą przenosić wiązki pustych pudełek i cienkie ścianki.Ale druk 3D to dopiero pierwszy krok.
Instrumentem użytym do renderowania przez artystę jest PIXL, rentgenowskie urządzenie petrochemiczne, które może analizować próbki skał na Marsie.Źródło tego zdjęcia i powyżej: NASA / JPL-Caltech
18 lutego, kiedy łazik „Perseverance” wyląduje na Marsie, będzie przewoził prawie dziesięć metalowych części wydrukowanych w 3D.Pięć z tych części znajdzie się w sprzęcie krytycznym dla misji łazika: X-ray Petrochemical Planetary Instrument lub PIXL.PIXL, zainstalowany na końcu wspornika łazika, będzie analizować próbki skał i gleby na powierzchni Czerwonej Planety, aby pomóc ocenić tamtejszy potencjał życia.
Drukowane w 3D części PIXL obejmują przednią i tylną okładkę, ramę montażową, stół rentgenowski i wspornik stołu.Na pierwszy rzut oka wyglądają jak stosunkowo proste części, niektóre cienkościenne części obudowy i wsporniki, mogą być wykonane z formowanej blachy.Okazuje się jednak, że surowe wymagania tego instrumentu (i ogólnie łazika) odpowiadają liczbie etapów przetwarzania końcowego w produkcji addytywnej (AM).
Kiedy inżynierowie z NASA Jet Propulsion Laboratory (JPL) zaprojektowali PIXL, nie zamierzali tworzyć części nadających się do drukowania 3D.Zamiast tego przestrzegają ścisłego „budżetu”, jednocześnie w pełni koncentrując się na funkcjonalności i tworzeniu narzędzi, które mogą wykonać to zadanie.Przypisana waga PIXL to tylko 16 funtów;przekroczenie tego budżetu spowoduje, że urządzenie lub inne eksperymenty „wyskoczą” z łazika.
Chociaż części wyglądają na proste, to ograniczenie wagi należy wziąć pod uwagę podczas projektowania.Stół roboczy RTG, rama nośna i rama montażowa mają konstrukcję z wydrążoną belką, aby uniknąć dodatkowego ciężaru lub materiałów, a ścianka osłony jest cienka, a kontur ściślej otacza instrument.
Pięć części drukowanych w 3D firmy PIXL wygląda jak proste elementy wspornika i obudowy, ale ścisłe budżety partii wymagają, aby te części miały bardzo cienkie ściany i konstrukcję z belek pustych, co eliminuje konwencjonalny proces produkcyjny używany do ich produkcji.Źródło obrazu: Dodatki stolarskie
W celu wyprodukowania lekkich i trwałych elementów obudowy NASA zwróciła się do Carpenter Additive, dostawcy usług produkcji proszków metali i druku 3D.Ponieważ niewiele jest miejsca na zmianę lub modyfikację konstrukcji tych lekkich części, Carpenter Additive wybrał topienie wiązką elektronów (EBM) jako najlepszą metodę produkcji.Ten proces drukowania 3D z metalu może wytwarzać belki z pustymi pudełkami, cienkie ściany i inne cechy wymagane przez projekt NASA.Jednak druk 3D to dopiero pierwszy krok w procesie produkcyjnym.
Topienie wiązką elektronów to proces topienia proszków, który wykorzystuje wiązkę elektronów jako źródło energii do selektywnego łączenia proszków metali.Cała maszyna jest wstępnie podgrzewana, proces drukowania odbywa się w tych podwyższonych temperaturach, części są zasadniczo poddawane obróbce cieplnej podczas drukowania części, a otaczający proszek jest częściowo spiekany.
W porównaniu z podobnymi procesami bezpośredniego spiekania laserowego metali (DMLS), EBM może wytwarzać bardziej chropowate wykończenia powierzchni i grubsze elementy, ale jego zalety polegają również na tym, że zmniejsza zapotrzebowanie na konstrukcje wsporcze i eliminuje potrzebę stosowania procesów laserowych.Naprężenia termiczne, które mogą być problematyczne.Części PIXL pochodzą z procesu EBM, są nieco większe, mają chropowate powierzchnie i zatrzymują sproszkowane ciastka w pustej geometrii.
Topienie wiązką elektronów (EBM) może zapewnić złożone formy części PIXL, ale aby je ukończyć, należy wykonać szereg etapów przetwarzania końcowego.Źródło obrazu: Dodatki stolarskie
Jak wspomniano powyżej, aby osiągnąć ostateczny rozmiar, wykończenie powierzchni i wagę komponentów PIXL, należy wykonać szereg etapów obróbki końcowej.Do usuwania resztek proszku i wygładzania powierzchni stosuje się metody mechaniczne i chemiczne.Kontrola pomiędzy każdym etapem procesu zapewnia jakość całego procesu.Ostateczny skład jest tylko o 22 gramy wyższy od całkowitego budżetu, który nadal mieści się w dopuszczalnym zakresie.
Aby uzyskać bardziej szczegółowe informacje na temat wytwarzania tych części (w tym współczynniki skali związane z drukowaniem 3D, projektowanie tymczasowych i stałych struktur podporowych oraz szczegóły dotyczące usuwania proszku), zapoznaj się z tym studium przypadku i obejrzyj najnowszy odcinek The Cool Pokaz części Aby zrozumieć, dlaczego w przypadku druku 3D jest to niezwykła historia produkcji.
W przypadku tworzyw sztucznych wzmocnionych włóknem węglowym (CFRP) mechanizm usuwania materiału polega raczej na miażdżeniu niż ścinaniu.To odróżnia go od innych aplikacji do przetwarzania.
Dzięki zastosowaniu specjalnej geometrii frezu i dodaniu twardej powłoki do gładkiej powierzchni, Toolmex Corp. stworzył frez palcowy, który doskonale nadaje się do aktywnego cięcia aluminium.Narzędzie nazywa się „Mako” i jest częścią profesjonalnej serii narzędzi firmy SharC.
Czas publikacji: 27 lutego-2021