Пять компонентов ключевого инструмента изготовлены методом электронно-лучевой плавки, которая может передавать полые коробчатые балки и тонкие стенки.Но 3D-печать — это только первый шаг.
Инструмент, использованный художником в рендеринге, — это PIXL, рентгеновское нефтехимическое устройство, которое может анализировать образцы горных пород на Марсе.Источник этого изображения и выше: NASA / JPL-Caltech.
18 февраля, когда марсоход Perseverance приземлился на Марсе, он будет нести почти десять металлических 3D-печатных деталей.Пять из этих частей будут найдены в оборудовании, имеющем решающее значение для миссии марсохода: рентгеновском нефтехимическом планетарном приборе или PIXL.PIXL, установленный на конце кантилевера марсохода, будет анализировать образцы горных пород и почвы на поверхности Красной планеты, чтобы помочь оценить там жизненный потенциал.
Детали PIXL, напечатанные на 3D-принтере, включают переднюю и заднюю крышки, монтажную раму, рентгеновский стол и опору стола.На первый взгляд они выглядят как относительно простые детали, некоторые тонкостенные детали корпуса и кронштейны, они могут быть изготовлены из штампованного листового металла.Однако оказывается, что строгие требования к этому прибору (и марсоходу в целом) соответствуют количеству этапов постобработки в аддитивном производстве (АП).
Когда инженеры Лаборатории реактивного движения НАСА (JPL) разрабатывали PIXL, они не собирались делать детали, пригодные для 3D-печати.Вместо этого они придерживаются строгого «бюджета», полностью сосредотачиваясь на функциональности и разрабатывая инструменты, которые могут выполнить эту задачу.Назначенный вес PIXL составляет всего 16 фунтов;превышение этого бюджета приведет к тому, что устройство или другие эксперименты «спрыгнут» с марсохода.
Хотя детали выглядят просто, это ограничение по весу следует учитывать при проектировании.Рентгеновское рабочее место, опорная рама и монтажная рама имеют полую балочную конструкцию, чтобы избежать дополнительного веса или материалов, а стенка кожуха тонкая, а контур более плотно охватывает прибор.
Пять деталей, напечатанных на 3D-принтере PIXL, выглядят как простые компоненты кронштейна и корпуса, но строгий бюджет партии требует, чтобы эти детали имели очень тонкие стенки и полые балочные конструкции, что исключает традиционный производственный процесс, используемый для их изготовления.Источник изображения: Carpenter Additives
Чтобы изготовить легкие и прочные компоненты корпуса, НАСА обратилось к Carpenter Additive, поставщику металлического порошка и услуг по производству 3D-печати.Поскольку возможности для изменения или модификации конструкции этих легких деталей ограничены, Carpenter Additive выбрала электронно-лучевую плавку (EBM) в качестве наилучшего метода производства.Этот процесс 3D-печати металлом может производить полые балки коробчатого сечения, тонкие стены и другие элементы, требуемые дизайном НАСА.Однако 3D-печать — это только первый шаг в производственном процессе.
Электронно-лучевая плавка — это процесс плавления порошка, в котором электронный луч используется в качестве источника энергии для селективного сплавления металлических порошков.Вся машина предварительно нагревается, процесс печати осуществляется при этих повышенных температурах, детали в основном подвергаются термообработке во время печати, а окружающий порошок подвергается полуспеканию.
По сравнению с аналогичными процессами прямого лазерного спекания металлов (DMLS) EBM может производить более грубую поверхность и более толстые элементы, но его преимущества также заключаются в том, что он снижает потребность в поддерживающих конструкциях и устраняет необходимость в лазерных процессах.Термические напряжения, которые могут быть проблематичными.Детали PIXL получаются из процесса EBM, они немного больше по размеру, имеют шероховатую поверхность и улавливают порошкообразные лепешки в полой геометрии.
Электронно-лучевая плавка (EBM) может обеспечить сложные формы деталей PIXL, но для их завершения необходимо выполнить ряд этапов постобработки.Источник изображения: Carpenter Additives
Как упоминалось выше, для достижения окончательного размера, чистоты поверхности и веса компонентов PIXL необходимо выполнить ряд шагов постобработки.Для удаления остатков порошка и выравнивания поверхности используются как механические, так и химические методы.Контроль между каждым этапом процесса обеспечивает качество всего процесса.Итоговый состав всего на 22 грамма превышает общий бюджет, что все еще находится в допустимых пределах.
Для получения более подробной информации о том, как изготавливаются эти детали (включая коэффициенты масштабирования, связанные с 3D-печатью, дизайн временных и постоянных опорных конструкций и подробности об удалении порошка), пожалуйста, обратитесь к этому тематическому исследованию и посмотрите последний выпуск The Cool. Parts Show Чтобы понять, почему для 3D-печати это необычная производственная история.
В пластмассах, армированных углеродным волокном (CFRP), механизм удаления материала скорее дробится, чем срезается.Это отличает его от других приложений обработки.
Используя специальную геометрию фрезы и добавив твердое покрытие к гладкой поверхности, компания Toolmex Corp. создала концевую фрезу, которая очень подходит для активной резки алюминия.Инструмент называется «Mako» и является частью серии профессиональных инструментов компании SharC.
Время публикации: 27 февраля 2021 г.