הכירו את החלקים המודפסים בתלת מימד שעומדים להגיע למאדים |סדנת מכונות יונדאי

חמשת המרכיבים של מכשיר המפתח מיוצרים על ידי התכת קרן אלקטרונים, שיכולה להעביר אלומות קופסאות חלולות וקירות דקים.אבל הדפסת תלת מימד היא רק הצעד הראשון.
הכלי המשמש בעיבוד של האמן הוא PIXL, מכשיר פטרוכימי רנטגן שיכול לנתח דגימות סלע על מאדים.מקור תמונה זו ומעלה: NASA / JPL-Caltech
ב-18 בפברואר, כאשר הרובר "התמדה" נחת על מאדים, הוא ישא כמעט עשרה חלקי מתכת מודפסים בתלת מימד.חמישה מהחלקים הללו יימצאו בציוד קריטי למשימת הרובר: ה-X-ray Petrochemical Planetary Instrument או PIXL.PIXL, המותקן בקצה שלוחה של הרובר, ינתח דגימות סלע ואדמה על פני הכוכב האדום כדי לסייע בהערכת פוטנציאל החיים שם.
החלקים המודפסים בתלת-ממד של PIXL כוללים את הכריכה הקדמית והכריכה האחורית שלו, מסגרת הרכבה, שולחן רנטגן ותמיכת שולחן.במבט ראשון, הם נראים כמו חלקים פשוטים יחסית, כמה חלקי דיור וסוגריים דקים, הם עשויים להיות עשויים מתכת עשויה.עם זאת, מסתבר שהדרישות המחמירות של המכשיר הזה (והרובר בכלל) תואמות את מספר שלבי העיבוד הפוסט-עיבוד בייצור תוסף (AM).
כאשר מהנדסים במעבדת הנעה סילון של נאס"א (JPL) תכננו את PIXL, הם לא יצאו לייצור חלקים המתאימים להדפסה תלת מימדית.במקום זאת, הם מקפידים על "תקציב" קפדני תוך התמקדות מלאה בפונקציונליות ופיתוח כלים שיכולים לבצע משימה זו.המשקל המוקצה של PIXL הוא רק 16 פאונד;חריגה מהתקציב הזה תגרום למכשיר או לניסויים אחרים "לקפוץ" מהרובר.
למרות שהחלקים נראים פשוטים, יש לקחת בחשבון מגבלת משקל זו בעת התכנון.ספסל העבודה של רנטגן, מסגרת התמיכה ומסגרת ההרכבה מאמצים כולם מבנה קרן קופסה חלולה כדי להימנע מנשיאת משקל או חומרים נוספים, והקיר של כיסוי המעטפת דק והמתאר סוגר יותר את המכשיר.
חמשת החלקים המודפסים בתלת-ממד של PIXL נראים כמו רכיבי תושבת ודיור פשוטים, אך תקציבי אצווה קפדניים מחייבים לחלקים אלה קירות דקים מאוד ומבני קורות חלולים, מה שמבטל את תהליך הייצור הרגיל המשמש לייצורם.מקור תמונה: Carpenter Additives
על מנת לייצר רכיבי דיור קלים ועמידים, נאס"א פנתה ל-Carpenter Additive, ספקית שירותי ייצור אבקת מתכת והדפסת תלת מימד.מכיוון שיש מעט מקום לשינוי או לשינוי העיצוב של חלקים קלים אלו, Carpenter Additive בחר בהמסת קרן אלקטרונים (EBM) כשיטת הייצור הטובה ביותר.תהליך הדפסה תלת מימד מתכתי זה יכול לייצר קורות קופסאות חלולות, קירות דקים ותכונות אחרות הנדרשות על ידי התכנון של נאס"א.עם זאת, הדפסת תלת מימד היא רק השלב הראשון בתהליך הייצור.
המסת קרן אלקטרונים היא תהליך המסת אבקה המשתמש באלומת אלקטרונים כמקור אנרגיה למיזוג אבקות מתכת באופן סלקטיבי.המכונה כולה מחוממת מראש, תהליך ההדפסה מתבצע בטמפרטורות גבוהות אלו, החלקים עוברים למעשה טיפול בחום כאשר החלקים מודפסים, והאבקה שמסביב מושחתת למחצה.
בהשוואה לתהליכים דומים בלייזר מתכת ישירה (DMLS), EBM יכולה לייצר גימורי משטח מחוספסים יותר ותכונות עבות יותר, אך היתרונות שלה הם גם בכך שהיא מפחיתה את הצורך במבני תמיכה ומונעת את הצורך בתהליכים מבוססי לייזר.מתחים תרמיים שעלולים להיות בעייתיים.חלקי PIXL יוצאים מתהליך ה-EBM, הם מעט גדולים יותר בגודלם, בעלי משטחים מחוספסים, ולוכדים עוגות אבקתיות בגיאומטריה החלולה.
המסת קרן אלקטרונים (EBM) יכולה לספק צורות מורכבות של חלקי PIXL, אך כדי להשלים אותם, יש לבצע סדרה של שלבי עיבוד לאחר.מקור תמונה: Carpenter Additives
כפי שהוזכר לעיל, על מנת להשיג את הגודל הסופי, גימור פני השטח ומשקל של רכיבי PIXL, יש לבצע סדרה של שלבי עיבוד לאחר.הן שיטות מכניות והן שיטות כימיות משמשות כדי להסיר שאריות אבקה ולהחליק את פני השטח.הבדיקה בין כל שלב בתהליך מבטיחה את איכות התהליך כולו.ההרכב הסופי גבוה רק ב-22 גרם מהתקציב הכולל, שעדיין נמצא בטווח המותר.
למידע מפורט יותר על אופן ייצור החלקים הללו (כולל גורמי קנה המידה המעורבים בהדפסת תלת מימד, תכנון מבני תמיכה זמניים וקבועים ופרטים על הסרת אבקה), אנא עיין בתיאור מקרה זה וצפה בפרק האחרון של The Cool מופע חלקים כדי להבין מדוע, עבור הדפסת תלת מימד, זהו סיפור הפקה יוצא דופן.
בפלסטיק מחוזק בסיבי פחמן (CFRP), מנגנון הסרת החומר הוא ריסוק ולא גזירה.זה עושה את זה שונה מיישומי עיבוד אחרים.
על ידי שימוש בגיאומטריית חותך כרסום מיוחד והוספת ציפוי קשיח למשטח חלק, יצרה חברת Toolmex כרסום קצה המתאים מאוד לחיתוך אקטיבי של אלומיניום.הכלי נקרא "Mako" והוא חלק מסדרת הכלים המקצועיים SharC של החברה.