A kulcsműszer öt alkatrésze elektronsugaras olvasztással készül, amely üreges doboznyalábokat és vékony falakat képes továbbítani.De a 3D nyomtatás csak az első lépés.
A művész megjelenítéséhez használt műszer a PIXL, egy röntgen petrolkémiai eszköz, amely képes kőzetminták elemzésére a Marson.A kép forrása: NASA / JPL-Caltech
Február 18-án, amikor a "Perseverance" rover leszállt a Marson, közel tíz fém 3D nyomtatott alkatrészt szállít majd.Ezek közül öt a rover küldetése szempontjából kritikus berendezésben található: a röntgen petrolkémiai bolygóműszerben vagy a PIXL-ben.A rover konzoljának végére szerelt PIXL kőzet- és talajmintákat fog elemezni a Vörös Bolygó felszínén, hogy segítsen felmérni az ottani életpotenciált.
A PIXL 3D nyomtatott részei közé tartozik az elő- és hátlap, a rögzítőkeret, a röntgenasztal és az asztaltartó.Első ránézésre viszonylag egyszerű alkatrészeknek, néhány vékonyfalú házrésznek és konzolnak tűnnek, lehet, hogy formázott fémlemezből készülnek.Kiderült azonban, hogy ennek a műszernek (és általában a rovernek) a szigorú követelményei megfelelnek az additív gyártás (AM) utófeldolgozási lépéseinek számának.
Amikor a NASA Jet Propulsion Laboratory (JPL) mérnökei a PIXL-t tervezték, nem a 3D-nyomtatásra alkalmas alkatrészek gyártását tűzték ki célul.Ehelyett szigorú „költségvetéshez” ragaszkodnak, miközben teljes mértékben a funkcionalitásra összpontosítanak, és olyan eszközöket fejlesztenek, amelyek képesek ezt a feladatot elvégezni.A PIXL hozzárendelt súlya mindössze 16 font;ennek a költségkeretnek a túllépése az eszköz vagy más kísérletek „leugrását” eredményezi a roverről.
Bár az alkatrészek egyszerűnek tűnnek, ezt a súlykorlátozást figyelembe kell venni a tervezés során.A röntgensugaras munkapad, a tartókeret és a szerelőkeret üreges doboztartó szerkezettel rendelkezik, hogy elkerülje a további súlyt vagy anyagokat, a héj burkolatának fala pedig vékony, a körvonal pedig jobban körülveszi a műszert.
A PIXL öt 3D nyomtatott alkatrésze egyszerű tartóelemnek és házelemnek tűnik, de a szigorú tételköltségvetések miatt ezeknek az alkatrészeknek nagyon vékony falakkal és üreges tartószerkezettel kell rendelkezniük, ami kiküszöböli a gyártásukhoz használt hagyományos gyártási eljárást.A kép forrása: Carpenter Additives
A könnyű és tartós házelemek gyártása érdekében a NASA a Carpenter Additive-hoz fordult, amely fémpor- és 3D-nyomtatási gyártási szolgáltatásokat nyújt.Mivel ezeknek a könnyű alkatrészeknek nincs helye megváltoztatni vagy módosítani a kialakítást, a Carpenter Additive az elektronsugaras olvasztást (EBM) választotta a legjobb gyártási módszernek.Ezzel a fém 3D-s nyomtatási eljárással üreges dobozgerendákat, vékony falakat és egyéb, a NASA tervezése által megkövetelt jellemzőket lehet előállítani.A 3D nyomtatás azonban csak az első lépés a gyártási folyamatban.
Az elektronsugaras olvasztás egy porolvasztási eljárás, amely elektronsugarat használ energiaforrásként a fémporok szelektív összeolvasztására.Az egész gépet előmelegítik, a nyomtatási folyamat ezen a megemelt hőmérsékleten történik, az alkatrészeket lényegében hőkezelik, amikor az alkatrészeket nyomtatják, és a környező port félig szinterezik.
A hasonló közvetlen fémlézeres szinterezési (DMLS) eljárásokkal összehasonlítva az EBM durvább felületkezelést és vastagabb vonásokat tud előállítani, de előnye az is, hogy csökkenti a tartószerkezetek szükségességét, és elkerüli a lézer alapú folyamatokat.Problémát okozó hőfeszültségek.A PIXL-alkatrészek az EBM-eljárásból származnak, kissé nagyobb méretűek, érdes felületűek, és porszerű pogácsákat ragadnak meg az üreges geometriában.
Az elektronsugaras olvasztással (EBM) a PIXL-alkatrészek összetett formáit lehet biztosítani, de ezek teljessé tételéhez egy sor utófeldolgozási lépést kell végrehajtani.A kép forrása: Carpenter Additives
Mint fentebb említettük, a PIXL komponensek végső méretének, felületi minőségének és tömegének eléréséhez egy sor utófeldolgozási lépést kell végrehajtani.A maradék por eltávolítására és a felület simítására mechanikai és kémiai módszereket is alkalmaznak.Az egyes folyamatlépések közötti ellenőrzés biztosítja a teljes folyamat minőségét.A végső összetétel mindössze 22 grammal haladja meg a teljes költségvetést, ami még mindig a megengedett tartományon belül van.
Ezen alkatrészek gyártásával kapcsolatos részletesebb információkért (beleértve a 3D nyomtatás méretarányait, az ideiglenes és állandó tartószerkezetek tervezését, valamint a por eltávolításának részleteit) tekintse meg ezt az esettanulmányt, és tekintse meg a The Cool legújabb epizódját. Alkatrészek bemutatója Hogy megértsük, miért ez egy szokatlan gyártási történet a 3D nyomtatás szempontjából.
A szénszál-erősítésű műanyagokban (CFRP) az anyageltávolító mechanizmus inkább zúz, mint nyíró.Ez különbözteti meg a többi feldolgozó alkalmazástól.
A Toolmex Corp. speciális marógeometriával és kemény bevonattal a sima felületre olyan szármarót hozott létre, amely kiválóan alkalmas alumínium aktív forgácsolására.A szerszám neve "Mako", és a vállalat SharC professzionális szerszámsorozatának része.
Feladás időpontja: 2021.02.27