Os cinco componentes do instrumento principal são feitos por fusão por feixe de elétrons, que pode transmitir feixes de caixa oca e paredes finas.Mas a impressão 3D é apenas o primeiro passo.
O instrumento usado na representação artística é o PIXL, um dispositivo petroquímico de raios X que pode analisar amostras de rochas em Marte.Fonte desta imagem e acima: NASA/JPL-Caltech
Em 18 de fevereiro, quando o rover “Perseverance” pousar em Marte, ele carregará quase dez peças metálicas impressas em 3D.Cinco dessas peças serão encontradas em equipamentos críticos para a missão do rover: o Instrumento Planetário Petroquímico de Raios-X ou PIXL.O PIXL, instalado na extremidade do cantilever do rover, analisará amostras de rochas e solo na superfície do Planeta Vermelho para ajudar a avaliar o potencial de vida ali.
As peças impressas em 3D do PIXL incluem capa frontal e contracapa, estrutura de montagem, mesa de raios X e suporte de mesa.À primeira vista, parecem peças relativamente simples, algumas peças de carcaça de paredes finas e suportes, podendo ser feitas de chapa metálica moldada.No entanto, verifica-se que os requisitos rigorosos deste instrumento (e do rover em geral) correspondem ao número de etapas de pós-processamento na fabricação aditiva (AM).
Quando os engenheiros do Laboratório de Propulsão a Jato (JPL) da NASA projetaram o PIXL, eles não pretendiam fabricar peças adequadas para impressão 3D.Em vez disso, eles aderem a um “orçamento” rigoroso enquanto se concentram totalmente na funcionalidade e no desenvolvimento de ferramentas que podem realizar essa tarefa.O peso atribuído ao PIXL é de apenas 16 libras;exceder esse orçamento fará com que o dispositivo ou outros experimentos “saltem” do veículo espacial.
Embora as peças pareçam simples, esta limitação de peso deve ser levada em consideração no projeto.A bancada de raios X, a estrutura de suporte e a estrutura de montagem adotam uma estrutura de viga em caixa oca para evitar suportar qualquer peso ou materiais adicionais, e a parede da tampa do invólucro é fina e o contorno envolve mais de perto o instrumento.
As cinco peças impressas em 3D do PIXL parecem simples componentes de suporte e caixa, mas orçamentos de lote rigorosos exigem que essas peças tenham paredes muito finas e estruturas de viga em caixa oca, o que elimina o processo de fabricação convencional usado para fabricá-las.Fonte da imagem: Aditivos Carpenter
Para fabricar componentes habitacionais leves e duráveis, a NASA recorreu à Carpenter Additive, fornecedora de pó metálico e serviços de produção de impressão 3D.Como há pouco espaço para alterar ou modificar o design dessas peças leves, a Carpenter Additive escolheu a fusão por feixe de elétrons (EBM) como o melhor método de fabricação.Este processo de impressão 3D de metal pode produzir vigas ocas, paredes finas e outros recursos exigidos pelo design da NASA.No entanto, a impressão 3D é apenas a primeira etapa do processo de produção.
A fusão por feixe de elétrons é um processo de fusão de pó que usa feixe de elétrons como fonte de energia para fundir seletivamente pós metálicos.Toda a máquina é pré-aquecida, o processo de impressão é realizado nessas temperaturas elevadas, as peças são essencialmente tratadas termicamente quando as peças são impressas e o pó circundante é semi-sinterizado.
Em comparação com processos semelhantes de sinterização direta a laser de metal (DMLS), o EBM pode produzir acabamentos superficiais mais ásperos e características mais espessas, mas suas vantagens também são que reduz a necessidade de estruturas de suporte e evita a necessidade de processos baseados em laser.Estresses térmicos que podem ser problemáticos.As peças PIXL saem do processo EBM, são ligeiramente maiores em tamanho, têm superfícies ásperas e retêm bolos pulverulentos na geometria oca.
A fusão por feixe de elétrons (EBM) pode fornecer formas complexas de peças PIXL, mas para completá-las, uma série de etapas de pós-processamento devem ser realizadas.Fonte da imagem: Aditivos Carpenter
Conforme mencionado acima, para atingir o tamanho final, acabamento superficial e peso dos componentes PIXL, uma série de etapas de pós-processamento devem ser realizadas.Métodos mecânicos e químicos são usados para remover o pó residual e alisar a superfície.A inspeção entre cada etapa do processo garante a qualidade de todo o processo.A composição final é apenas 22 gramas superior ao orçamento total, que ainda está dentro da faixa permitida.
Para obter informações mais detalhadas sobre como essas peças são fabricadas (incluindo os fatores de escala envolvidos na impressão 3D, o projeto de estruturas de suporte temporárias e permanentes e detalhes sobre a remoção de pó), consulte este estudo de caso e assista ao último episódio de The Cool Show de peças Para entender por que, para a impressão 3D, esta é uma história de produção incomum.
Em plásticos reforçados com fibra de carbono (CFRP), o mecanismo de remoção de material é por esmagamento em vez de cisalhamento.Isso o torna diferente de outros aplicativos de processamento.
Usando uma geometria especial de fresa e adicionando um revestimento duro a uma superfície lisa, a Toolmex Corp. criou uma fresa de topo que é muito adequada para corte ativo de alumínio.A ferramenta se chama “Mako” e faz parte da série de ferramentas profissionais SharC da empresa.
Horário da postagem: 27 de fevereiro de 2021