主要な機器の 5 つのコンポーネントは電子ビーム溶解によって作られており、中空のボックス ビームや薄い壁を透過させることができます。しかし、3D プリントは最初のステップにすぎません。
アーティストのレンダリングに使用された機器は、火星の岩石サンプルを分析できる X 線石油化学装置である PIXL です。この画像および上記の画像の出典: NASA / JPL-Caltech
2月18日、探査機「パーサヴィアランス」が火星に着陸すると、10個近くの金属3Dプリント部品が積まれることになる。これらの部品のうち 5 つは、探査車のミッションに不可欠な機器である X 線石油化学惑星計器 (PIXL) に使用されます。探査機のカンチレバーの端に取り付けられたPIXLは、火星の表面の岩石と土壌のサンプルを分析し、そこでの生命の可能性を評価するのに役立ちます。
PIXL の 3D プリント部品には、フロント カバーとバック カバー、取り付けフレーム、X 線テーブルとテーブル サポートが含まれます。一見すると、これらは比較的単純な部品のように見えますが、薄肉のハウジング部品やブラケットは成形板金で作られている場合があります。ただし、この機器 (および探査機全般) の厳しい要件は、積層造形 (AM) の後処理ステップの数と一致していることが判明しました。
NASA のジェット推進研究所 (JPL) のエンジニアが PIXL を設計したとき、彼らは 3D プリントに適した部品を作ることを目指していませんでした。代わりに、厳密な「予算」を遵守しながら、機能に完全に焦点を当て、このタスクを達成できるツールを開発します。PIXL に割り当てられた重量はわずか 16 ポンドです。この予算を超えると、装置やその他の実験が探査車から「飛び降りる」ことになります。
部品は単純に見えますが、設計時にはこの重量制限を考慮する必要があります。X線作業台、支持フレーム、取り付けフレームはすべて中空のボックスビーム構造を採用し、追加の重量や材料の負担を避け、シェルカバーの壁は薄く、外形が装置をより密に取り囲んでいます。
PIXL の 5 つの 3D プリント部品は、単純なブラケットとハウジングのコンポーネントのように見えますが、厳しいバッチ予算により、これらの部品は非常に薄い壁と中空のボックスビーム構造を持つ必要があり、そのため、部品の製造に使用されていた従来の製造プロセスが不要になります。画像出典: Carpenter Additives
軽量で耐久性のあるハウジング部品を製造するために、NASA は金属粉末と 3D プリンティングの製造サービスを提供する Carpenter Additive に注目しました。これらの軽量部品の設計を変更または修正する余地はほとんどないため、Carpenter Additive は最適な製造方法として電子ビーム溶解 (EBM) を選択しました。この金属 3D プリント プロセスでは、中空のボックス ビーム、薄壁、および NASA の設計に必要なその他の機能を生成できます。ただし、3D プリントは製造プロセスの最初のステップにすぎません。
電子ビーム溶解は、電子ビームをエネルギー源として使用して金属粉末を選択的に融合する粉末溶解プロセスです。機械全体が予熱され、印刷プロセスはこれらの高温で実行され、部品は印刷時に基本的に熱処理され、周囲の粉末は半焼結されます。
同様の直接金属レーザー焼結 (DMLS) プロセスと比較して、EBM はより粗い表面仕上げとより厚いフィーチャーを生成できますが、その利点は、サポート構造の必要性が減り、レーザーベースのプロセスの必要性が回避されることでもあります。問題となる可能性のある熱応力。PIXL 部品は EBM プロセスから生成され、サイズがわずかに大きく、表面が粗く、中空形状の中に粉末状のケーキが閉じ込められます。
電子ビーム溶解 (EBM) では、複雑な形状の PIXL 部品を提供できますが、それらを完成させるには、一連の後処理ステップを実行する必要があります。画像出典: Carpenter Additives
前述したように、PIXL コンポーネントの最終的なサイズ、表面仕上げ、重量を達成するには、一連の後処理ステップを実行する必要があります。機械的方法と化学的方法の両方を使用して残留粉末を除去し、表面を滑らかにします。各プロセスステップ間の検査により、プロセス全体の品質が保証されます。最終的な組成は総予算よりわずか 22 グラム高いだけですが、それでも許容範囲内です。
これらの部品の製造方法に関する詳細情報 (3D プリンティングに関連するスケール係数、一時的および永続的な支持構造の設計、粉末除去の詳細など) については、このケーススタディを参照し、The Cool の最新エピソードをご覧ください。パーツ ショー 3D プリンティングにとって、これが珍しい制作ストーリーである理由を理解するには、次のとおりです。
炭素繊維強化プラスチック (CFRP) では、材料除去メカニズムはせん断ではなく破砕です。この点が他の処理アプリケーションとは異なります。
特殊なフライス形状を使用し、滑らかな表面に硬質コーティングを追加することにより、Toolmex Corp. はアルミニウムの積極的な切削に非常に適したエンドミルを作成しました。このツールは「Mako」と呼ばれ、同社のSharCプロフェッショナルツールシリーズの一部です。
投稿時間: 2021 年 2 月 27 日