Pět součástí klíčového nástroje je vyrobeno tavením elektronovým paprskem, který může přenášet paprsky dutých krabic a tenké stěny.3D tisk je ale jen prvním krokem.
Přístroj použitý v umělcově ztvárnění je PIXL, rentgenové petrochemické zařízení, které dokáže analyzovat vzorky hornin na Marsu.Zdroj tohoto obrázku a výše: NASA / JPL-Caltech
18. února, kdy rover „Perseverance“ přistál na Marsu, ponese téměř deset kovových 3D tištěných dílů.Pět z těchto částí se najde v zařízení kritickém pro misi roveru: rentgenový petrochemický planetární přístroj neboli PIXL.PIXL, instalovaný na konci konzoly roveru, bude analyzovat vzorky hornin a půdy na povrchu rudé planety, aby pomohl vyhodnotit tamní životní potenciál.
3D tištěné díly PIXL zahrnují přední a zadní kryt, montážní rám, rentgenový stůl a podpěru stolu.Na první pohled vypadají jako relativně jednoduché díly, některé tenkostěnné díly pouzdra a držáky, mohou být vyrobeny z tvarovaného plechu.Ukazuje se však, že přísné požadavky tohoto přístroje (a roveru obecně) odpovídají počtu kroků následného zpracování v aditivní výrobě (AM).
Když inženýři z NASA Jet Propulsion Laboratory (JPL) navrhli PIXL, nezamýšleli vyrábět díly vhodné pro 3D tisk.Místo toho dodržují přísný „rozpočet“, přičemž se plně soustředí na funkčnost a vývoj nástrojů, které tento úkol dokážou splnit.Přiřazená váha PIXL je pouze 16 liber;překročení tohoto rozpočtu způsobí, že zařízení nebo jiné experimenty „vyskočí“ z roveru.
Přestože díly vypadají jednoduše, toto hmotnostní omezení je třeba vzít v úvahu při navrhování.Rentgenový pracovní stůl, nosný rám a montážní rám mají konstrukci dutého paprsku, aby se zabránilo nesení jakékoli další hmotnosti nebo materiálů, a stěna krytu skořepiny je tenká a obrys těsněji obklopuje nástroj.
Pět 3D tištěných dílů PIXL vypadá jako jednoduché součásti držáku a pouzdra, ale přísné rozpočty na šarže vyžadují, aby tyto díly měly velmi tenké stěny a duté rámové nosníky, což eliminuje konvenční výrobní proces používaný k jejich výrobě.Zdroj obrázku: Carpenter Additives
Za účelem výroby lehkých a odolných součástí krytu se NASA obrátila na Carpenter Additive, poskytovatele služeb výroby kovového prášku a 3D tisku.Protože je zde malý prostor pro změnu nebo úpravu designu těchto lehkých dílů, Carpenter Additive zvolil jako nejlepší výrobní metodu tavení elektronovým svazkem (EBM).Tento kovový 3D tiskový proces může produkovat duté krabicové nosníky, tenké stěny a další prvky požadované designem NASA.3D tisk je však pouze prvním krokem ve výrobním procesu.
Tavení elektronovým paprskem je proces tavení prášku, který využívá elektronový paprsek jako zdroj energie pro selektivní tavení kovových prášků dohromady.Celý stroj je předehřátý, proces tisku probíhá při těchto zvýšených teplotách, díly jsou v podstatě tepelně zpracovány při tisku dílů a okolní prášek je poloslinutý.
Ve srovnání s podobnými procesy přímého laserového slinování kovů (DMLS) může EBM produkovat hrubší povrchové úpravy a tlustší prvky, ale jeho výhodou je také to, že snižuje potřebu podpůrných struktur a odstraňuje potřebu procesů založených na laseru.Tepelná napětí, která mohou být problematická.Díly PIXL pocházejí z procesu EBM, jsou o něco větší, mají drsný povrch a zachycují prachové koláče v duté geometrii.
Tavení elektronovým svazkem (EBM) může poskytnout složité formy dílů PIXL, ale k jejich dokončení je třeba provést řadu kroků následného zpracování.Zdroj obrázku: Carpenter Additives
Jak již bylo zmíněno výše, pro dosažení konečné velikosti, povrchové úpravy a hmotnosti komponent PIXL je nutné provést řadu kroků následného zpracování.K odstranění zbytkového prášku a vyhlazení povrchu se používají mechanické i chemické metody.Kontrola mezi jednotlivými kroky procesu zajišťuje kvalitu celého procesu.Konečné složení je jen o 22 gramů vyšší než celkový rozpočet, který je stále v přípustném rozmezí.
Podrobnější informace o tom, jak jsou tyto díly vyráběny (včetně měřítek používaných při 3D tisku, návrhu dočasných a trvalých podpůrných konstrukcí a podrobností o odstraňování prášku), naleznete v této případové studii a sledujte nejnovější epizodu The Cool. Parts Show Abychom pochopili, proč je to pro 3D tisk neobvyklý výrobní příběh.
U plastů vyztužených uhlíkovými vlákny (CFRP) mechanismus odstraňování materiálu spíše drtí než stříhá.Tím se liší od jiných zpracovatelských aplikací.
Použitím speciální geometrie frézy a přidáním tvrdého povlaku na hladký povrch vytvořil Toolmex Corp. stopkovou frézu, která je velmi vhodná pro aktivní řezání hliníku.Nástroj se nazývá „Mako“ a je součástí firemní řady profesionálních nástrojů SharC.
Čas odeslání: 27. února 2021