De fem komponenter i nøgleinstrumentet er lavet af elektronstrålesmeltning, som kan transmittere hule boksstråler og tynde vægge.Men 3D-print er kun det første skridt.
Instrumentet, der bruges i kunstnerens gengivelse, er PIXL, en røntgen-petrokemisk enhed, der kan analysere stenprøver på Mars.Kilde til dette billede og ovenfor: NASA / JPL-Caltech
Den 18. februar, da "Perseverance"-roveren landede på Mars, vil den bære næsten ti metal 3D-printede dele.Fem af disse dele vil blive fundet i udstyr, der er afgørende for rover-missionen: X-ray Petrochemical Planetary Instrument eller PIXL.PIXL, installeret for enden af roverens cantilever, vil analysere sten- og jordprøver på overfladen af den røde planet for at hjælpe med at vurdere livspotentialet der.
PIXLs 3D-printede dele inkluderer frontcover og bagcover, monteringsramme, røntgenbord og bordstøtte.Ved første øjekast ligner de relativt simple dele, nogle tyndvæggede husdele og beslag, de kan være lavet af formet plademetal.Det viser sig dog, at de strenge krav til dette instrument (og roveren generelt) matcher antallet af efterbehandlingstrin i additiv fremstilling (AM).
Da ingeniører ved NASA's Jet Propulsion Laboratory (JPL) designede PIXL, satte de sig ikke for at lave dele egnede til 3D-print.I stedet overholder de et strengt "budget", mens de fokuserer fuldt ud på funktionalitet og udvikler værktøjer, der kan udføre denne opgave.Den tildelte vægt af PIXL er kun 16 pund;overskridelse af dette budget vil få enheden eller andre eksperimenter til at "springe" fra roveren.
Selvom delene ser enkle ud, bør denne vægtbegrænsning tages i betragtning ved design.Røntgenarbejdsbordet, støtterammen og monteringsrammen har alle en hul boksbjælkestruktur for at undgå at bære yderligere vægt eller materialer, og væggen på skaldækslet er tynd, og omridset omslutter instrumentet tættere.
PIXLs fem 3D-printede dele ligner simple beslag og huskomponenter, men strenge batchbudgetter kræver, at disse dele har meget tynde vægge og hule boksbjælkestrukturer, hvilket eliminerer den konventionelle fremstillingsproces, der bruges til at fremstille dem.Billedkilde: Carpenter Additives
For at fremstille lette og holdbare huskomponenter henvendte NASA sig til Carpenter Additive, en leverandør af metalpulver- og 3D-printproduktionstjenester.Da der er lidt plads til at ændre eller modificere designet af disse letvægtsdele, valgte Carpenter Additive elektronstrålesmeltning (EBM) som den bedste fremstillingsmetode.Denne metal 3D printproces kan producere hule boksbjælker, tynde vægge og andre funktioner, der kræves af NASAs design.3D-print er dog kun det første trin i produktionsprocessen.
Elektronstrålesmeltning er en pulversmeltningsproces, der bruger elektronstråle som energikilde til selektivt at smelte metalpulvere sammen.Hele maskinen forvarmes, trykprocessen udføres ved disse forhøjede temperaturer, delene varmebehandles i det væsentlige, når delene udskrives, og det omgivende pulver halvsintres.
Sammenlignet med lignende direkte metallasersintring (DMLS) processer kan EBM producere ru overfladefinish og tykkere funktioner, men dens fordele er også, at det reducerer behovet for støttestrukturer og undgår behovet for laserbaserede processer.Termiske spændinger, der kan være problematiske.PIXL-dele kommer ud af EBM-processen, er lidt større i størrelse, har ru overflader og fanger pulveragtige kager i den hule geometri.
Elektronstrålesmeltning (EBM) kan give komplekse former for PIXL-dele, men for at fuldføre dem skal der udføres en række efterbehandlingstrin.Billedkilde: Carpenter Additives
Som nævnt ovenfor skal der udføres en række efterbehandlingstrin for at opnå den endelige størrelse, overfladefinish og vægt af PIXL-komponenter.Både mekaniske og kemiske metoder bruges til at fjerne pulverrester og glatte overfladen.Inspektionen mellem hvert procestrin sikrer kvaliteten af hele processen.Den endelige sammensætning er kun 22 gram højere end det samlede budget, som stadig er inden for det tilladte område.
For mere detaljeret information om, hvordan disse dele fremstilles (inklusive skalafaktorer involveret i 3D-print, design af midlertidige og permanente støttestrukturer og detaljer om fjernelse af pulver), henvises til dette casestudie og se det seneste afsnit af The Cool Parts Show For at forstå, hvorfor dette til 3D-print er en usædvanlig produktionshistorie.
I kulfiberforstærket plast (CFRP) knuser materialefjernelsesmekanismen i stedet for at klippe.Dette gør det anderledes end andre behandlingsapplikationer.
Ved at bruge en speciel fræsergeometri og tilføje en hård belægning til en glat overflade, har Toolmex Corp. skabt en pindfræser, der er særdeles velegnet til aktiv skæring af aluminium.Værktøjet hedder "Mako" og er en del af virksomhedens SharC professionelle værktøjsserie.
Indlægstid: 27. februar 2021