Pet komponent ključnega instrumenta je izdelanih s taljenjem elektronskega žarka, ki lahko prenaša votle škatlaste žarke in tanke stene.Toda 3D tiskanje je le prvi korak.
Instrument, uporabljen pri umetnikovem upodabljanju, je PIXL, rentgenska petrokemična naprava, ki lahko analizira vzorce kamnin na Marsu.Vir te slike in zgoraj: NASA / JPL-Caltech
18. februarja, ko je rover "Perseverance" pristal na Marsu, bo nosil skoraj deset kovinskih 3D natisnjenih delov.Pet od teh delov bo najdenih v opremi, ki je ključnega pomena za misijo roverja: rentgenski petrokemični planetarni instrument ali PIXL.PIXL, nameščen na koncu konzole roverja, bo analiziral vzorce kamnin in zemlje na površini Rdečega planeta, da bi pomagal oceniti tamkajšnji življenjski potencial.
3D-natisnjeni deli PIXL vključujejo sprednji in zadnji pokrov, montažni okvir, rentgensko mizo in podporo za mizo.Na prvi pogled so razmeroma enostavni deli, nekateri tankostenski deli ohišja in nosilci, lahko so izdelani iz oblikovane pločevine.Vendar se je izkazalo, da se stroge zahteve tega instrumenta (in roverja na splošno) ujemajo s številom korakov naknadne obdelave v aditivni proizvodnji (AM).
Ko so inženirji v Nasinem Laboratoriju za reaktivni pogon (JPL) zasnovali PIXL, niso nameravali izdelati delov, primernih za 3D-tiskanje.Namesto tega se držijo strogega "proračuna", medtem ko se popolnoma osredotočajo na funkcionalnost in razvijajo orodja, ki lahko opravijo to nalogo.Dodeljena teža PIXL-a je samo 16 funtov;prekoračitev tega proračuna bo povzročila, da naprava ali drugi poskusi "skočijo" z roverja.
Čeprav so deli videti preprosti, je treba to omejitev teže upoštevati pri načrtovanju.Rentgenska delovna miza, podporni okvir in montažni okvir imajo strukturo votlih škatlastih nosilcev, da se izognemo dodatni teži ali materialom, stena pokrova ohišja pa je tanka in obris tesneje objame instrument.
Pet 3D-natisnjenih delov PIXL je videti kot preprosti nosilec in komponente ohišja, vendar strogi serijski proračuni zahtevajo, da imajo ti deli zelo tanke stene in strukture votlih škatlastih nosilcev, kar odpravlja običajen proizvodni postopek, ki se uporablja za njihovo izdelavo.Vir slike: Carpenter Additives
Da bi izdelala lahke in trpežne komponente ohišja, se je NASA obrnila na Carpenter Additive, ponudnika proizvodnih storitev kovinskega prahu in 3D tiskanja.Ker je malo prostora za spreminjanje ali modificiranje zasnove teh lahkih delov, je Carpenter Additive izbral taljenje z elektronskim žarkom (EBM) kot najboljšo proizvodno metodo.Ta postopek kovinskega 3D-tiskanja lahko proizvede votle škatlaste nosilce, tanke stene in druge lastnosti, ki jih zahteva Nasina zasnova.Vendar je 3D-tiskanje le prvi korak v proizvodnem procesu.
Taljenje z elektronskim žarkom je postopek taljenja prahu, ki uporablja elektronski žarek kot vir energije za selektivno taljenje kovinskih praškov skupaj.Celoten stroj je predgret, postopek tiskanja poteka pri teh povišanih temperaturah, deli so v bistvu toplotno obdelani, ko so deli natisnjeni, okoliški prah pa je delno sintran.
V primerjavi s podobnimi postopki neposrednega laserskega sintranja kovin (DMLS) lahko EBM proizvede bolj hrapave površine in debelejše elemente, vendar so njegove prednosti tudi v tem, da zmanjša potrebo po podpornih strukturah in se izogne potrebi po laserskih postopkih.Toplotne obremenitve, ki so lahko problematične.Deli PIXL izhajajo iz postopka EBM, so nekoliko večji, imajo grobe površine in ujamejo praškaste kolače v votlo geometrijo.
Taljenje z elektronskim žarkom (EBM) lahko zagotovi kompleksne oblike delov PIXL, vendar je za njihovo dokončanje treba izvesti vrsto korakov naknadne obdelave.Vir slike: Carpenter Additives
Kot je navedeno zgoraj, je treba za doseganje končne velikosti, površinske obdelave in teže komponent PIXL izvesti vrsto korakov naknadne obdelave.Za odstranjevanje ostankov prahu in glajenje površine se uporabljajo mehanske in kemične metode.Pregled med vsakim procesnim korakom zagotavlja kakovost celotnega procesa.Končna sestava je le za 22 gramov višja od celotnega proračuna, ki je še vedno v mejah dovoljenega.
Za podrobnejše informacije o tem, kako so ti deli izdelani (vključno s faktorji obsega, vključenimi v 3D-tiskanje, zasnovo začasnih in trajnih podpornih struktur ter podrobnosti o odstranjevanju prahu), si oglejte to študijo primera in si oglejte najnovejšo epizodo The Cool Razstava delov Da bi razumeli, zakaj je za 3D-tiskanje to nenavadna proizvodna zgodba.
Pri plastiki, ojačani z ogljikovimi vlakni (CFRP), je mehanizem za odstranjevanje materiala bolj drobljiv kot strižen.Zaradi tega se razlikuje od drugih aplikacij za obdelavo.
Z uporabo posebne geometrije rezkalnika in dodajanjem trdega premaza na gladko površino je Toolmex Corp. ustvaril čelni rezkar, ki je zelo primeren za aktivno rezanje aluminija.Orodje se imenuje "Mako" in je del serije profesionalnih orodij SharC.
Čas objave: 27. februarja 2021