De fem komponenterna i nyckelinstrumentet är gjorda av elektronstrålesmältning, som kan överföra ihåliga boxstrålar och tunna väggar.Men 3D-utskrift är bara det första steget.
Instrumentet som används i konstnärens återgivning är PIXL, en petrokemisk röntgenapparat som kan analysera stenprover på Mars.Källa till denna bild och ovan: NASA / JPL-Caltech
Den 18 februari, när "Perseverance"-rovern landade på Mars, kommer den att bära nästan tio 3D-printade metalldelar.Fem av dessa delar kommer att finnas i utrustning som är avgörande för roveruppdraget: röntgenpetrokemiska planetinstrument eller PIXL.PIXL, installerad i änden av roverns konsol, kommer att analysera sten- och jordprover på ytan av den röda planeten för att hjälpa till att bedöma livspotentialen där.
PIXLs 3D-utskrivna delar inkluderar dess främre och bakre omslag, monteringsram, röntgenbord och bordsstöd.Vid första anblicken ser de ut som relativt enkla delar, vissa tunnväggiga husdelar och konsoler, de kan vara gjorda av formad plåt.Det visar sig dock att de strikta kraven för detta instrument (och rovern i allmänhet) matchar antalet efterbearbetningssteg i additiv tillverkning (AM).
När ingenjörer vid NASA:s Jet Propulsion Laboratory (JPL) designade PIXL, satte de sig inte för att göra delar lämpliga för 3D-utskrift.Istället håller de sig till en strikt "budget" samtidigt som de fokuserar fullt ut på funktionalitet och utvecklar verktyg som kan utföra denna uppgift.Den tilldelade vikten för PIXL är endast 16 pund;överskrider denna budget kommer enheten eller andra experiment att "hoppa" från rovern.
Även om delarna ser enkla ut, bör denna viktbegränsning beaktas vid design.Röntgenarbetsbänken, stödramen och monteringsramen antar alla en ihålig boxbalkstruktur för att undvika att bära ytterligare vikt eller material, och väggen på skalhöljet är tunn och konturen omsluter instrumentet närmare.
PIXLs fem 3D-utskrivna delar ser ut som enkla konsol- och huskomponenter, men strikta batchbudgetar kräver att dessa delar har mycket tunna väggar och ihåliga lådbalkstrukturer, vilket eliminerar den konventionella tillverkningsprocessen som används för att tillverka dem.Bildkälla: Carpenter Additives
För att tillverka lätta och hållbara höljeskomponenter vände sig NASA till Carpenter Additive, en leverantör av produktionstjänster för metallpulver och 3D-utskrift.Eftersom det finns lite utrymme för att ändra eller modifiera designen av dessa lätta delar, valde Carpenter Additive elektronstrålesmältning (EBM) som den bästa tillverkningsmetoden.Denna 3D-utskriftsprocess av metall kan producera ihåliga boxbalkar, tunna väggar och andra funktioner som krävs av NASA:s design.3D-utskrift är dock bara det första steget i produktionsprocessen.
Elektronstrålesmältning är en pulversmältningsprocess som använder elektronstråle som en energikälla för att selektivt smälta samman metallpulver.Hela maskinen är förvärmd, tryckprocessen utförs vid dessa förhöjda temperaturer, delarna värmebehandlas i huvudsak när delarna trycks och det omgivande pulvret halvsintras.
Jämfört med liknande processer för direkt metalllasersintring (DMLS) kan EBM producera grövre ytfinish och tjockare egenskaper, men dess fördelar är också att det minskar behovet av stödstrukturer och undviker behovet av laserbaserade processer.Termiska spänningar som kan vara problematiska.PIXL-delar kommer ut ur EBM-processen, är något större i storlek, har grova ytor och fångar pulverkakor i den ihåliga geometrin.
Elektronstrålesmältning (EBM) kan ge komplexa former av PIXL-delar, men för att slutföra dem måste en serie efterbearbetningssteg utföras.Bildkälla: Carpenter Additives
Som nämnts ovan, för att uppnå den slutliga storleken, ytfinishen och vikten av PIXL-komponenter, måste en serie efterbearbetningssteg utföras.Både mekaniska och kemiska metoder används för att avlägsna pulverrester och jämna ut ytan.Inspektionen mellan varje processsteg säkerställer kvaliteten på hela processen.Den slutliga sammansättningen är bara 22 gram högre än den totala budgeten, vilket fortfarande ligger inom det tillåtna intervallet.
För mer detaljerad information om hur dessa delar tillverkas (inklusive skalfaktorer som är involverade i 3D-utskrift, utformningen av temporära och permanenta stödstrukturer och detaljer om borttagning av pulver), vänligen se denna fallstudie och se det senaste avsnittet av The Cool Parts Show För att förstå varför detta är en ovanlig produktionshistoria för 3D-utskrift.
I kolfiberförstärkt plast (CFRP) krossar materialborttagningsmekanismen snarare än klipps.Detta skiljer sig från andra behandlingsapplikationer.
Genom att använda en speciell fräsgeometri och lägga en hård beläggning på en slät yta har Toolmex Corp. skapat en pinnfräs som är mycket lämplig för aktiv skärning av aluminium.Verktyget heter "Mako" och ingår i företagets SharC professionella verktygsserie.
Posttid: 27 februari 2021