Els cinc components de l'instrument clau es fan mitjançant la fusió del feix d'electrons, que pot transmetre feixos de caixa buida i parets primes.Però la impressió 3D és només el primer pas.
L'instrument utilitzat en la representació de l'artista és PIXL, un dispositiu petroquímic de raigs X que pot analitzar mostres de roca a Mart.Font d'aquesta imatge i superior: NASA / JPL-Caltech
El 18 de febrer, quan el rover "Perseverance" va aterrar a Mart, portarà prop de deu peces metàl·liques impreses en 3D.Cinc d'aquestes peces es trobaran en equips crítics per a la missió del rover: l'instrument planetari petroquímic de raigs X o PIXL.PIXL, instal·lat al final del voladís del rover, analitzarà mostres de roca i sòl a la superfície del planeta vermell per ajudar a avaluar el potencial de vida allà.
Les peces impreses en 3D de PIXL inclouen la coberta frontal i posterior, el marc de muntatge, la taula de raigs X i el suport de la taula.A primera vista, semblen peces relativament simples, algunes parts de l'habitatge de parets primes i suports, poden estar fets de xapa metàl·lica formada.Tanmateix, resulta que els requisits estrictes d'aquest instrument (i del rover en general) coincideixen amb el nombre de passos de postprocessament en la fabricació additiva (AM).
Quan els enginyers del Jet Propulsion Laboratory (JPL) de la NASA van dissenyar PIXL, no es van proposar fer peces adequades per a la impressió 3D.En comptes d'això, s'adhereixen a un "pressupost" estricte mentre se centren completament en la funcionalitat i desenvolupen eines que poden dur a terme aquesta tasca.El pes assignat de PIXL és de només 16 lliures;superant aquest pressupost farà que el dispositiu o altres experiments "saltin" del rover.
Tot i que les peces semblen senzilles, aquesta limitació de pes s'ha de tenir en compte a l'hora de dissenyar.El banc de treball de raigs X, el marc de suport i el marc de muntatge adopten una estructura de biga de caixa buida per evitar que suporti cap pes o material addicional, i la paret de la coberta de la carcassa és prima i el contorn tanca més l'instrument.
Les cinc peces impreses en 3D de PIXL semblen components simples de suport i carcassa, però els pressupostos de lots estrictes requereixen que aquestes peces tinguin parets molt primes i estructures de biga de caixa buida, cosa que elimina el procés de fabricació convencional utilitzat per fabricar-les.Font de la imatge: Carpenter Additives
Per tal de fabricar components d'habitatge lleugers i duradors, la NASA va recórrer a Carpenter Additive, un proveïdor de serveis de producció de pols metàl·liques i impressió 3D.Com que hi ha poc marge per canviar o modificar el disseny d'aquestes peces lleugeres, Carpenter Additive va triar la fusió de feix d'electrons (EBM) com el millor mètode de fabricació.Aquest procés d'impressió 3D de metall pot produir bigues de caixa buides, parets primes i altres característiques requerides pel disseny de la NASA.Tanmateix, la impressió 3D és només el primer pas del procés de producció.
La fusió del feix d'electrons és un procés de fusió de pols que utilitza el feix d'electrons com a font d'energia per fusionar selectivament pols metàl·liques.Tota la màquina s'escalfa prèviament, el procés d'impressió es porta a terme a aquestes temperatures elevades, les peces són essencialment tractades tèrmicament quan s'imprimeixen les peces i la pols circumdant és semisinteritzada.
En comparació amb processos similars de sinterització làser de metall directe (DMLS), l'EBM pot produir acabats superficials més rugosos i característiques més gruixudes, però els seus avantatges també són que redueix la necessitat d'estructures de suport i evita la necessitat de processos basats en làser.Tenses tèrmiques que poden ser problemàtiques.Les peces PIXL surten del procés EBM, tenen una mida lleugerament més gran, tenen superfícies rugoses i atrapen pastissos en pols a la geometria buida.
La fusió del feix d'electrons (EBM) pot proporcionar formes complexes de peces PIXL, però per completar-les, s'han de realitzar una sèrie de passos de postprocessament.Font de la imatge: Carpenter Additives
Com s'ha esmentat anteriorment, per aconseguir la mida final, l'acabat superficial i el pes dels components PIXL, s'han de realitzar una sèrie de passos de postprocessament.S'utilitzen tant mètodes mecànics com químics per eliminar la pols residual i suavitzar la superfície.La inspecció entre cada pas del procés garanteix la qualitat de tot el procés.La composició final és només 22 grams més alta que el pressupost total, que encara es troba dins del rang admissible.
Per obtenir informació més detallada sobre com es fabriquen aquestes peces (inclosos els factors d'escala implicats en la impressió 3D, el disseny d'estructures de suport temporals i permanents i detalls sobre l'eliminació de pols), consulteu aquest cas pràctic i mireu l'últim episodi de The Cool. Parts Show Per entendre per què, per a la impressió 3D, aquesta és una història de producció inusual.
En els plàstics reforçats amb fibra de carboni (CFRP), el mecanisme d'eliminació del material és triturar en lloc de tallar.Això el fa diferent d'altres aplicacions de processament.
Mitjançant l'ús d'una geometria especial de freses i afegint un recobriment dur a una superfície llisa, Toolmex Corp. ha creat una fresa d'extrem que és molt adequada per al tall actiu d'alumini.L'eina s'anomena "Mako" i forma part de la sèrie d'eines professionals SharC de l'empresa.
Hora de publicació: 27-feb-2021