Cele cinci componente ale instrumentului cheie sunt realizate prin topirea fasciculului de electroni, care poate transmite fascicule goale și pereți subțiri.Dar imprimarea 3D este doar primul pas.
Instrumentul folosit în redarea artistului este PIXL, un dispozitiv petrochimic cu raze X care poate analiza mostre de rocă de pe Marte.Sursa acestei imagini și mai sus: NASA / JPL-Caltech
Pe 18 februarie, când roverul „Perseverance” a aterizat pe Marte, va transporta aproape zece piese metalice imprimate 3D.Cinci dintre aceste piese vor fi găsite în echipamentele critice pentru misiunea roverului: Instrumentul Planetar Petrochimic cu raze X sau PIXL.PIXL, instalat la capătul consolei roverului, va analiza probe de rocă și sol de pe suprafața Planetei Roșii pentru a ajuta la evaluarea potențialului de viață acolo.
Părțile imprimate 3D ale PIXL includ capacul frontal și capacul din spate, cadrul de montare, masa cu raze X și suportul pentru masă.La prima vedere, ele arată ca niște piese relativ simple, unele părți ale carcasei cu pereți subțiri și suporturi, pot fi făcute din tablă formată.Cu toate acestea, se dovedește că cerințele stricte ale acestui instrument (și ale roverului în general) se potrivesc cu numărul de pași de post-procesare în fabricarea aditivă (AM).
Când inginerii de la Jet Propulsion Laboratory (JPL) al NASA au proiectat PIXL, ei nu și-au propus să facă piese potrivite pentru imprimarea 3D.În schimb, ei aderă la un „buget” strict în timp ce se concentrează pe deplin pe funcționalitate și dezvoltă instrumente care pot îndeplini această sarcină.Greutatea atribuită a lui PIXL este de numai 16 lire;depășirea acestui buget va face ca dispozitivul sau alte experimente să „sare” de pe rover.
Deși piesele par simple, această limitare de greutate ar trebui să fie luată în considerare la proiectare.Bancul de lucru cu raze X, cadrul de susținere și cadrul de montare adoptă toate o structură cu fascicul tubular pentru a evita suportarea oricărei greutăți sau materiale suplimentare, iar peretele capacului carcasei este subțire, iar conturul închide instrumentul mai strâns.
Cele cinci piese imprimate 3D ale PIXL arată ca niște simple suporturi și componente de carcasă, dar bugetele stricte ale loturilor necesită ca aceste piese să aibă pereți foarte subțiri și structuri cu grinzi cu case goale, ceea ce elimină procesul de fabricație convențional utilizat pentru fabricarea lor.Sursa imagine: Carpenter Additives
Pentru a produce componente de carcasă ușoare și durabile, NASA a apelat la Carpenter Additive, un furnizor de pudre metalice și servicii de producție de imprimare 3D.Deoarece există puțin loc pentru schimbarea sau modificarea designului acestor piese ușoare, Carpenter Additive a ales topirea cu fascicul de electroni (EBM) ca cea mai bună metodă de fabricație.Acest proces de imprimare 3D din metal poate produce grinzi cu case goale, pereți subțiri și alte caracteristici cerute de designul NASA.Cu toate acestea, imprimarea 3D este doar primul pas în procesul de producție.
Topirea cu fascicul de electroni este un proces de topire a pulberilor care utilizează fasciculul de electroni ca sursă de energie pentru a fuziona selectiv pulberile metalice.Întreaga mașină este preîncălzită, procesul de imprimare este efectuat la aceste temperaturi ridicate, piesele sunt în esență tratate termic atunci când piesele sunt imprimate, iar pulberea din jur este semisinterizată.
În comparație cu procesele similare de sinterizare directă cu laser a metalelor (DMLS), EBM poate produce finisaje de suprafață mai aspre și caracteristici mai groase, dar avantajele sale sunt, de asemenea, că reduce nevoia de structuri de susținere și evită necesitatea proceselor bazate pe laser.Tensiuni termice care pot fi problematice.Piesele PIXL provin din procesul EBM, au dimensiuni puțin mai mari, au suprafețe aspre și prinde turte pudrate în geometria goală.
Topirea fasciculului de electroni (EBM) poate oferi forme complexe de piese PIXL, dar pentru a le finaliza, trebuie efectuate o serie de pași de post-procesare.Sursa imagine: Carpenter Additives
După cum sa menționat mai sus, pentru a obține dimensiunea finală, finisarea suprafeței și greutatea componentelor PIXL, trebuie efectuate o serie de pași de post-procesare.Sunt folosite atât metode mecanice, cât și chimice pentru a îndepărta praful rezidual și pentru a netezi suprafața.Inspecția dintre fiecare etapă a procesului asigură calitatea întregului proces.Compoziția finală este cu doar 22 de grame mai mare decât bugetul total, care se află încă în intervalul admis.
Pentru informații mai detaliate despre cum sunt fabricate aceste piese (inclusiv factorii de scară implicați în imprimarea 3D, proiectarea structurilor de sprijin temporare și permanente și detalii despre îndepărtarea pulberii), vă rugăm să consultați acest studiu de caz și să urmăriți cel mai recent episod din The Cool. Parts Show Pentru a înțelege de ce, pentru imprimarea 3D, aceasta este o poveste de producție neobișnuită.
În materialele plastice armate cu fibră de carbon (CFRP), mecanismul de îndepărtare a materialului este mai degrabă strivire decât forfecare.Acest lucru îl face diferit de alte aplicații de procesare.
Folosind o geometrie specială a frezei și adăugând un strat dur pe o suprafață netedă, Toolmex Corp. a creat o freză de capăt care este foarte potrivită pentru tăierea activă a aluminiului.Instrumentul se numește „Mako” și face parte din seria de instrumente profesionale SharC a companiei.
Ora postării: 27-feb-2021