Τα πέντε εξαρτήματα του βασικού οργάνου κατασκευάζονται με τήξη δέσμης ηλεκτρονίων, η οποία μπορεί να μεταδώσει δέσμες κοίλου κιβωτίου και λεπτά τοιχώματα.Αλλά η τρισδιάστατη εκτύπωση είναι μόνο το πρώτο βήμα.
Το όργανο που χρησιμοποιείται στην απόδοση του καλλιτέχνη είναι το PIXL, μια πετροχημική συσκευή ακτίνων Χ που μπορεί να αναλύσει δείγματα πετρωμάτων στον Άρη.Πηγή αυτής της εικόνας και άνω: NASA / JPL-Caltech
Στις 18 Φεβρουαρίου, όταν το ρόβερ «Perseverance» προσγειώθηκε στον Άρη, θα μεταφέρει σχεδόν δέκα μεταλλικά 3D εκτυπωμένα μέρη.Πέντε από αυτά τα μέρη θα βρεθούν σε εξοπλισμό κρίσιμο για την αποστολή του ρόβερ: το Πετροχημικό Πλανητικό Όργανο ακτίνων Χ ή PIXL.Το PIXL, που είναι εγκατεστημένο στο άκρο του προβόλου του ρόβερ, θα αναλύσει δείγματα πετρωμάτων και εδάφους στην επιφάνεια του Κόκκινου Πλανήτη για να βοηθήσει στην αξιολόγηση του δυναμικού ζωής εκεί.
Τα τρισδιάστατα εκτυπωμένα μέρη της PIXL περιλαμβάνουν το μπροστινό και το πίσω κάλυμμά του, το πλαίσιο τοποθέτησης, το τραπέζι ακτίνων Χ και την υποστήριξη τραπεζιού.Με την πρώτη ματιά, μοιάζουν με σχετικά απλά εξαρτήματα, μερικά μέρη περιβλήματος με λεπτά τοιχώματα και βραχίονες, μπορεί να είναι κατασκευασμένα από διαμορφωμένη λαμαρίνα.Ωστόσο, αποδεικνύεται ότι οι αυστηρές απαιτήσεις αυτού του οργάνου (και του rover γενικά) ταιριάζουν με τον αριθμό των βημάτων μετά την επεξεργασία στην κατασκευή προσθέτων (AM).
Όταν οι μηχανικοί στο Εργαστήριο Jet Propulsion Laboratory (JPL) της NASA σχεδίασαν το PIXL, δεν αποφάσισαν να κατασκευάσουν εξαρτήματα κατάλληλα για τρισδιάστατη εκτύπωση.Αντίθετα, τηρούν έναν αυστηρό «προϋπολογισμό», ενώ εστιάζουν πλήρως στη λειτουργικότητα και αναπτύσσουν εργαλεία που μπορούν να ολοκληρώσουν αυτό το έργο.Το εκχωρημένο βάρος του PIXL είναι μόνο 16 λίβρες.Η υπέρβαση αυτού του προϋπολογισμού θα προκαλέσει τη συσκευή ή άλλα πειράματα να «πηδήσουν» από το ρόβερ.
Αν και τα εξαρτήματα φαίνονται απλά, αυτός ο περιορισμός βάρους θα πρέπει να λαμβάνεται υπόψη κατά το σχεδιασμό.Ο πάγκος εργασίας ακτίνων Χ, το πλαίσιο στήριξης και το πλαίσιο στερέωσης υιοθετούν μια δομή δοκού κοίλου κουτιού για να αποφευχθεί η φόρτωση πρόσθετου βάρους ή υλικών, και το τοίχωμα του καλύμματος του κελύφους είναι λεπτό και το περίγραμμα περικλείει πιο στενά το όργανο.
Τα πέντε τρισδιάστατα εκτυπωμένα εξαρτήματα του PIXL μοιάζουν με απλά εξαρτήματα βραχίονα και περιβλήματος, αλλά οι αυστηροί προϋπολογισμοί παρτίδας απαιτούν αυτά τα εξαρτήματα να έχουν πολύ λεπτά τοιχώματα και δομές δοκού κοίλου κουτιού, κάτι που εξαλείφει τη συμβατική διαδικασία κατασκευής που χρησιμοποιείται για την κατασκευή τους.Πηγή εικόνας: Carpenter Additives
Προκειμένου να κατασκευάσει ελαφριά και ανθεκτικά εξαρτήματα περιβλήματος, η NASA στράφηκε στην Carpenter Additive, έναν πάροχο υπηρεσιών παραγωγής μεταλλικής σκόνης και τρισδιάστατης εκτύπωσης.Δεδομένου ότι υπάρχει ελάχιστος χώρος για αλλαγή ή τροποποίηση του σχεδιασμού αυτών των ελαφρών εξαρτημάτων, η Carpenter Additive επέλεξε την τήξη δέσμης ηλεκτρονίων (EBM) ως την καλύτερη μέθοδο κατασκευής.Αυτή η μεταλλική διαδικασία τρισδιάστατης εκτύπωσης μπορεί να παράγει δοκούς κοίλου κουτιού, λεπτά τοιχώματα και άλλα χαρακτηριστικά που απαιτούνται από το σχέδιο της NASA.Ωστόσο, η τρισδιάστατη εκτύπωση είναι μόνο το πρώτο βήμα στη διαδικασία παραγωγής.
Η τήξη δέσμης ηλεκτρονίων είναι μια διαδικασία τήξης σκόνης που χρησιμοποιεί δέσμη ηλεκτρονίων ως πηγή ενέργειας για την επιλεκτική σύντηξη μεταλλικών σκονών μεταξύ τους.Ολόκληρο το μηχάνημα προθερμαίνεται, η διαδικασία εκτύπωσης πραγματοποιείται σε αυτές τις υψηλές θερμοκρασίες, τα εξαρτήματα ουσιαστικά υποβάλλονται σε θερμική επεξεργασία όταν τα εξαρτήματα εκτυπώνονται και η γύρω σκόνη είναι ημι-πυροσυσσωματωμένη.
Σε σύγκριση με παρόμοιες διαδικασίες άμεσης πυροσυσσωμάτωσης με λέιζερ μετάλλων (DMLS), το EBM μπορεί να παράγει πιο τραχιά φινιρίσματα επιφανειών και παχύτερα χαρακτηριστικά, αλλά τα πλεονεκτήματά του είναι επίσης ότι μειώνει την ανάγκη για δομές στήριξης και αποφεύγει την ανάγκη διεργασιών που βασίζονται σε λέιζερ.Θερμικές καταπονήσεις που μπορεί να είναι προβληματικές.Τα εξαρτήματα PIXL βγαίνουν από τη διαδικασία EBM, είναι ελαφρώς μεγαλύτερα σε μέγεθος, έχουν τραχιές επιφάνειες και παγιδεύουν κέικ πούδρας στην κοίλη γεωμετρία.
Η τήξη δέσμης ηλεκτρονίων (EBM) μπορεί να παρέχει πολύπλοκες μορφές εξαρτημάτων PIXL, αλλά για να ολοκληρωθούν, πρέπει να πραγματοποιηθεί μια σειρά από βήματα μετά την επεξεργασία.Πηγή εικόνας: Carpenter Additives
Όπως αναφέρθηκε παραπάνω, για να επιτευχθεί το τελικό μέγεθος, το φινίρισμα της επιφάνειας και το βάρος των εξαρτημάτων PIXL, πρέπει να πραγματοποιηθεί μια σειρά από βήματα μετά την επεξεργασία.Τόσο οι μηχανικές όσο και οι χημικές μέθοδοι χρησιμοποιούνται για την αφαίρεση της υπολειμματικής σκόνης και την εξομάλυνση της επιφάνειας.Η επιθεώρηση μεταξύ κάθε σταδίου της διαδικασίας διασφαλίζει την ποιότητα ολόκληρης της διαδικασίας.Η τελική σύνθεση είναι μόλις 22 γραμμάρια υψηλότερη από τον συνολικό προϋπολογισμό, που εξακολουθεί να βρίσκεται εντός του επιτρεπόμενου εύρους.
Για πιο λεπτομερείς πληροφορίες σχετικά με τον τρόπο κατασκευής αυτών των εξαρτημάτων (συμπεριλαμβανομένων των παραγόντων κλίμακας που εμπλέκονται στην τρισδιάστατη εκτύπωση, το σχεδιασμό προσωρινών και μόνιμων δομών στήριξης και λεπτομέρειες σχετικά με την αφαίρεση σκόνης), ανατρέξτε σε αυτήν τη μελέτη περίπτωσης και παρακολουθήστε το τελευταίο επεισόδιο του The Cool Παρουσίαση εξαρτημάτων Για να καταλάβετε γιατί, για την τρισδιάστατη εκτύπωση, αυτή είναι μια ασυνήθιστη ιστορία παραγωγής.
Στα πλαστικά ενισχυμένα με ανθρακονήματα (CFRP), ο μηχανισμός αφαίρεσης υλικού είναι η σύνθλιψη και όχι η διάτμηση.Αυτό το κάνει διαφορετικό από άλλες εφαρμογές επεξεργασίας.
Χρησιμοποιώντας μια ειδική γεωμετρία φρεζαρίσματος και προσθέτοντας μια σκληρή επίστρωση σε μια λεία επιφάνεια, η Toolmex Corp. δημιούργησε έναν τελικό μύλο που είναι πολύ κατάλληλος για ενεργή κοπή αλουμινίου.Το εργαλείο ονομάζεται «Mako» και αποτελεί μέρος της σειράς επαγγελματικών εργαλείων SharC της εταιρείας.
Ώρα δημοσίευσης: Φεβ-27-2021