Võtmeinstrumendi viis komponenti on valmistatud elektronkiirte sulatamise teel, mis võivad edastada õõnsaid kasttalasid ja õhukesi seinu.Kuid 3D-printimine on alles esimene samm.
Kunstniku renderdamisel kasutatud instrument on PIXL, röntgenikiirguse naftakeemiaseade, mis suudab analüüsida Marsi kivimiproove.Selle ja ülaloleva pildi allikas: NASA / JPL-Caltech
18. veebruaril, kui "Perseverance" kulgur Marsile maandus, kannab see ligi kümmet metallist 3D-prinditud detaili.Neist viis osa leidub kulguri missiooni jaoks kriitilistes seadmetes: röntgenikiirte naftakeemiaplaneedi instrument või PIXL.Kulguri konsooli otsa paigaldatud PIXL analüüsib punase planeedi pinnal olevaid kivimi- ja pinnaseproove, et aidata hinnata sealset elupotentsiaali.
PIXLi 3D-prinditud osad hõlmavad esi- ja tagakaant, kinnitusraami, röntgenilauda ja lauatuge.Esmapilgul tunduvad need suhteliselt lihtsad osad, mõned õhukeseseinalised korpuse osad ja kronsteinid, need võivad olla vormitud plekist.Siiski selgub, et selle instrumendi (ja kulguri üldiselt) ranged nõuded ühtivad lisandite valmistamise (AM) järeltöötlusetappide arvuga.
Kui NASA Jet Propulsion Laboratory (JPL) insenerid kavandasid PIXL-i, ei kavatsenud nad 3D-printimiseks sobivaid osi valmistada.Selle asemel peavad nad kinni rangest "eelarvest", keskendudes täielikult funktsionaalsusele ja töötades välja tööriistu, mis suudavad seda ülesannet täita.PIXLi määratud kaal on ainult 16 naela;selle eelarve ületamine põhjustab seadme või muude katsete kulgurilt "hüppamise".
Kuigi osad näevad välja lihtsad, tuleks seda kaalupiirangut projekteerimisel arvesse võtta.Röntgenitööpink, tugiraam ja paigaldusraam kasutavad õõneskarbiga talakonstruktsiooni, et vältida täiendava raskuse või materjalide kandmist, ning korpuse katte sein on õhuke ja piirjoon ümbritseb instrumenti tihedamalt.
PIXL-i viis 3D-prinditud osa näevad välja nagu lihtsad kronsteini ja korpuse komponendid, kuid range partiieelarve eeldab, et nendel osadel on väga õhukesed seinad ja õõnsad kasttalastruktuurid, mis välistab nende valmistamiseks kasutatava tavapärase tootmisprotsessi.Pildi allikas: Carpenter Additives
Kergete ja vastupidavate korpuse komponentide tootmiseks pöördus NASA metallipulbri ja 3D-printimise tootmisteenuste pakkuja Carpenter Additive poole.Kuna nende kergete osade disaini muutmiseks või muutmiseks on vähe ruumi, valis Carpenter Additive parimaks tootmismeetodiks elektronkiirega sulatamise (EBM).Selle metallist 3D-printimise protsessiga saab toota õõnsaid kasttalasid, õhukesi seinu ja muid NASA disainis nõutavaid funktsioone.3D-printimine on aga alles esimene samm tootmisprotsessis.
Elektronkiirega sulatamine on pulbrisulatusprotsess, mis kasutab metallipulbrite selektiivseks sulatamiseks energiaallikana elektronkiirt.Kogu masin on eelkuumutatud, trükkimine toimub nendel kõrgendatud temperatuuridel, osade trükkimisel töödeldakse osi sisuliselt kuumtöödeldud ja ümbritsev pulber poolpaagutatakse.
Võrreldes sarnaste metallide otsese laserpaagutamise (DMLS) protsessidega võib EBM toota karedamaid pinnaviimistlusi ja paksemaid omadusi, kuid selle eelisteks on ka see, et see vähendab vajadust tugistruktuuride järele ja väldib laseripõhiste protsesside vajadust.Termilised pinged, mis võivad olla problemaatilised.PIXL-i osad tulevad välja EBM-i protsessist, on mõõtmetelt veidi suuremad, kareda pinnaga ja hoiavad õõnes geomeetrias kinni pulbrilised koogid.
Elektronkiire sulatamine (EBM) võib pakkuda PIXL-i osade keerukaid vorme, kuid nende lõpuleviimiseks tuleb läbi viia rida järeltöötlusetappe.Pildi allikas: Carpenter Additives
Nagu eespool mainitud, tuleb PIXL-i komponentide lõpliku suuruse, pinnaviimistluse ja kaalu saavutamiseks läbi viia rida järeltöötlusetappe.Jääkpulbri eemaldamiseks ja pinna silumiseks kasutatakse nii mehaanilisi kui ka keemilisi meetodeid.Iga protsessietapi vaheline kontroll tagab kogu protsessi kvaliteedi.Lõplik koostis on kogueelarvest vaid 22 grammi kõrgem, mis jääb siiski lubatud piiridesse.
Üksikasjalikuma teabe saamiseks nende osade valmistamise kohta (sealhulgas 3D-printimisega seotud mastaabitegurid, ajutiste ja püsivate tugistruktuuride disain ning üksikasjad pulbri eemaldamise kohta) vaadake seda juhtumiuuringut ja vaadake The Cooli viimast osa. Osade näitus Et mõista, miks 3D-printimise puhul on see ebatavaline tootmislugu.
Süsinikkiuga tugevdatud plastide (CFRP) puhul on materjali eemaldamise mehhanism pigem purustamine kui lõikamine.See eristab selle teistest töötlemisrakendustest.
Kasutades spetsiaalset freesi geomeetriat ja lisades siledale pinnale kõva katte, on Toolmex Corp loonud otsafreesi, mis sobib väga hästi alumiiniumi aktiivseks lõikamiseks.Tööriist kannab nime "Mako" ja on osa ettevõtte SharC professionaalsete tööriistade seeriast.
Postitusaeg: 27.02.2021