Die vyf komponente van die sleutelinstrument word gemaak deur elektronstraalsmelting, wat hol boksbalke en dun wande kan oordra.Maar 3D-drukwerk is slegs die eerste stap.
Die instrument wat in die kunstenaar se weergawe gebruik word, is PIXL, 'n X-straal petrochemiese toestel wat rotsmonsters op Mars kan ontleed.Bron van hierdie beeld en hoër: NASA / JPL-Caltech
Op 18 Februarie, toe die "Perseverance"-rover op Mars geland het, sal dit byna tien metaal 3D-gedrukte dele dra.Vyf van hierdie dele sal gevind word in toerusting wat krities is vir die rover-missie: die X-straal Petrochemiese Planetêre Instrument of PIXL.PIXL, wat aan die einde van die slinger van die rover geïnstalleer is, sal rots- en grondmonsters op die oppervlak van die Rooi Planeet ontleed om te help om die lewenspotensiaal daar te bepaal.
PIXL se 3D-gedrukte dele sluit sy voorblad en agterblad, monteerraam, X-straaltafel en tafelsteun in.Met die eerste oogopslag lyk hulle soos relatief eenvoudige dele, sommige dunwandige behuisingsdele en hakies, hulle kan van gevormde plaatmetaal gemaak word.Dit blyk egter dat die streng vereistes van hierdie instrument (en die rover in die algemeen) ooreenstem met die aantal naverwerkingstappe in additiewe vervaardiging (AM).
Toe ingenieurs by NASA se Jet Propulsion Laboratory (JPL) PIXL ontwerp het, het hulle nie daarop gemik om onderdele te maak wat geskik is vir 3D-drukwerk nie.In plaas daarvan hou hulle by 'n streng "begroting" terwyl hulle ten volle fokus op funksionaliteit en nutsmiddels ontwikkel wat hierdie taak kan verrig.Die toegewese gewig van PIXL is slegs 16 pond;oorskryding van hierdie begroting sal veroorsaak dat die toestel of ander eksperimente van die rover af "spring".
Alhoewel die dele eenvoudig lyk, moet hierdie gewigsbeperking in ag geneem word by die ontwerp.Die X-straalwerkbank, stutraam en monteerraam neem almal 'n hol boksbalkstruktuur aan om te verhoed dat dit enige bykomende gewig of materiale dra, en die muur van die dopbedekking is dun en die buitelyn sluit die instrument nader.
PIXL se vyf 3D-gedrukte dele lyk soos eenvoudige hakie- en behuisingskomponente, maar streng bondelbegrotings vereis dat hierdie dele baie dun mure en hol boksbalkstrukture moet hê, wat die konvensionele vervaardigingsproses wat gebruik word om dit te vervaardig, uitskakel.Beeldbron: Carpenter Additives
Om liggewig en duursame behuisingskomponente te vervaardig, het NASA hom tot Carpenter Additive gewend, 'n verskaffer van metaalpoeier- en 3D-drukproduksiedienste.Aangesien daar min ruimte is om die ontwerp van hierdie liggewigonderdele te verander of te wysig, het Carpenter Additive elektronstraalsmelting (EBM) as die beste vervaardigingsmetode gekies.Hierdie metaal 3D-drukproses kan hol boksbalke, dun mure en ander kenmerke produseer wat deur NASA se ontwerp vereis word.3D-drukwerk is egter net die eerste stap in die produksieproses.
Elektronstraalsmelting is 'n poeiersmeltproses wat elektronstraal as 'n energiebron gebruik om metaalpoeiers selektief saam te smelt.Die hele masjien word voorverhit, die drukproses word by hierdie verhoogde temperature uitgevoer, die dele word in wese hittebehandel wanneer die dele gedruk word, en die omliggende poeier word halfgesinter.
In vergelyking met soortgelyke direkte metaal laser sintering (DMLS) prosesse, kan EBM growwer oppervlakafwerkings en dikker kenmerke produseer, maar die voordele daarvan is ook dat dit die behoefte aan ondersteuningstrukture verminder en die behoefte aan lasergebaseerde prosesse vermy.Termiese spanning wat problematies kan wees.PIXL-onderdele kom uit die EBM-proses, is effens groter in grootte, het growwe oppervlaktes en vang poeieragtige koeke in die hol geometrie vas.
Elektronstraalsmelting (EBM) kan komplekse vorme van PIXL-onderdele verskaf, maar om dit te voltooi, moet 'n reeks naverwerkingstappe uitgevoer word.Beeldbron: Carpenter Additives
Soos hierbo genoem, moet 'n reeks naverwerkingstappe uitgevoer word om die finale grootte, oppervlakafwerking en gewig van PIXL-komponente te bereik.Beide meganiese en chemiese metodes word gebruik om oorblywende poeier te verwyder en die oppervlak glad te maak.Die inspeksie tussen elke prosesstap verseker die kwaliteit van die hele proses.Die finale samestelling is slegs 22 gram hoër as die totale begroting, wat steeds binne die toelaatbare omvang is.
Vir meer gedetailleerde inligting oor hoe hierdie onderdele vervaardig word (insluitend die skaalfaktore betrokke by 3D-drukwerk, die ontwerp van tydelike en permanente ondersteuningstrukture, en besonderhede oor poeierverwydering), verwys asseblief na hierdie gevallestudie en kyk na die jongste episode van The Cool Onderdele wys Om te verstaan hoekom, vir 3D-drukwerk, dit 'n ongewone produksieverhaal is.
In koolstofveselversterkte plastiek (CFRP) is die materiaalverwyderingsmeganisme besig om te vergruis eerder as om te skeer.Dit maak dit anders as ander verwerkingstoepassings.
Deur 'n spesiale frees-geometrie te gebruik en 'n harde laag op 'n gladde oppervlak te voeg, het Toolmex Corp. 'n eindmeul geskep wat baie geskik is vir aktiewe sny van aluminium.Die instrument word "Mako" genoem en is deel van die maatskappy se SharC professionele gereedskapreeks.
Postyd: 27 Februarie 2021