Päť komponentov kľúčového nástroja je vyrobených tavením elektrónovým lúčom, ktorý môže prenášať duté lúče a tenké steny.3D tlač je však len prvým krokom.
Prístroj použitý v umelcovom stvárnení je PIXL, röntgenové petrochemické zariadenie, ktoré dokáže analyzovať vzorky hornín na Marse.Zdroj tohto obrázka a vyššie: NASA / JPL-Caltech
18. februára, keď rover „Perseverance“ pristál na Marse, ponesie takmer desať kovových 3D tlačených dielov.Päť z týchto častí sa nachádza v zariadení kritickom pre misiu roveru: röntgenový petrochemický planetárny prístroj alebo PIXL.PIXL, inštalovaný na konci konzoly roveru, bude analyzovať vzorky hornín a pôdy na povrchu Červenej planéty, aby pomohol posúdiť potenciál života.
3D tlačené diely PIXL zahŕňajú predný a zadný kryt, montážny rám, röntgenový stôl a podperu stola.Na prvý pohľad vyzerajú ako pomerne jednoduché diely, niektoré tenkostenné diely puzdra a držiaky, môžu byť vyrobené z tvarovaného plechu.Ukazuje sa však, že prísne požiadavky tohto prístroja (a roveru vo všeobecnosti) zodpovedajú počtu krokov následného spracovania v aditívnej výrobe (AM).
Keď inžinieri z laboratória Jet Propulsion Laboratory (JPL) NASA navrhli PIXL, nezamýšľali sa vyrábať diely vhodné pre 3D tlač.Namiesto toho dodržiavajú prísny „rozpočet“, pričom sa plne zameriavajú na funkčnosť a vývoj nástrojov, ktoré dokážu túto úlohu splniť.Pridelená hmotnosť PIXL je iba 16 libier;prekročenie tohto rozpočtu spôsobí, že zariadenie alebo iné experimenty „vyskočia“ z roveru.
Hoci diely vyzerajú jednoducho, toto hmotnostné obmedzenie by sa malo brať do úvahy pri navrhovaní.Röntgenový pracovný stôl, nosný rám a montážny rám majú štruktúru dutého lúča, aby sa predišlo znášaniu akejkoľvek ďalšej hmotnosti alebo materiálov, a stena krytu plášťa je tenká a obrys tesnejšie obklopuje prístroj.
Päť 3D tlačených dielov PIXL vyzerá ako jednoduché konzolové a puzdrové komponenty, ale prísne rozpočty na šarže vyžadujú, aby tieto diely mali veľmi tenké steny a duté rámové nosníky, čo eliminuje konvenčný výrobný proces používaný na ich výrobu.Zdroj obrázkov: Carpenter Additives
S cieľom vyrábať ľahké a odolné komponenty krytu sa NASA obrátila na Carpenter Additive, poskytovateľa služieb výroby kovových práškov a 3D tlače.Keďže existuje len malý priestor na zmenu alebo úpravu dizajnu týchto ľahkých dielov, Carpenter Additive zvolil tavenie elektrónovým lúčom (EBM) ako najlepšiu výrobnú metódu.Tento proces kovovej 3D tlače môže produkovať duté trámy, tenké steny a ďalšie prvky, ktoré vyžaduje dizajn NASA.3D tlač je však len prvým krokom vo výrobnom procese.
Tavenie elektrónovým lúčom je proces tavenia prášku, ktorý využíva elektrónový lúč ako zdroj energie na selektívne spájanie kovových práškov.Celý stroj je predhriaty, proces tlače prebieha pri týchto zvýšených teplotách, diely sú v podstate tepelne spracované, keď sú diely vytlačené, a okolitý prášok je polospečený.
V porovnaní s podobnými procesmi priameho laserového spekania kovov (DMLS) môže EBM produkovať drsnejšie povrchové úpravy a hrubšie prvky, ale jeho výhodou je aj to, že znižuje potrebu podporných štruktúr a odstraňuje potrebu procesov založených na laseri.Tepelné napätie, ktoré môže byť problematické.Časti PIXL pochádzajú z procesu EBM, sú o niečo väčšie, majú drsný povrch a zachytávajú prachové koláče v dutej geometrii.
Tavenie elektrónovým lúčom (EBM) môže poskytnúť zložité formy častí PIXL, ale na ich dokončenie je potrebné vykonať sériu krokov následného spracovania.Zdroj obrázkov: Carpenter Additives
Ako bolo uvedené vyššie, na dosiahnutie konečnej veľkosti, povrchovej úpravy a hmotnosti komponentov PIXL je potrebné vykonať sériu krokov následného spracovania.Na odstránenie zvyškov prášku a vyhladenie povrchu sa používajú mechanické aj chemické metódy.Kontrola medzi jednotlivými krokmi procesu zabezpečuje kvalitu celého procesu.Konečné zloženie je len o 22 gramov vyššie ako celkový rozpočet, ktorý je stále v prípustnom rozsahu.
Podrobnejšie informácie o tom, ako sa tieto diely vyrábajú (vrátane mierkových faktorov zahrnutých v 3D tlači, návrhu dočasných a trvalých podporných štruktúr a podrobností o odstraňovaní prášku), nájdete v tejto prípadovej štúdii a pozrite si najnovšiu epizódu The Cool. Parts Show Aby ste pochopili, prečo je to pre 3D tlač nezvyčajný výrobný príbeh.
V plastoch vystužených uhlíkovými vláknami (CFRP) mechanizmus odstraňovania materiálu skôr drví ako strihá.Tým sa líši od iných aplikácií spracovania.
Použitím špeciálnej geometrie frézy a pridaním tvrdého povlaku na hladký povrch vytvoril Toolmex Corp. stopkovú frézu, ktorá je veľmi vhodná na aktívne rezanie hliníka.Nástroj sa nazýva „Mako“ a je súčasťou firemnej série profesionálnych nástrojov SharC.
Čas odoslania: 27. februára 2021