Avaininstrumentin viisi komponenttia on valmistettu elektronisuihkusulatuksella, joka voi siirtää onttoja laatikkosäteitä ja ohuita seiniä.Mutta 3D-tulostus on vasta ensimmäinen askel.
Taiteilijan renderöinnissa käytetty instrumentti on PIXL, röntgenpetrokemiallinen laite, joka pystyy analysoimaan kivinäytteitä Marsissa.Tämän kuvan lähde: NASA / JPL-Caltech
Helmikuun 18. päivänä, kun Perseverance-mönkijä laskeutui Marsiin, se kuljettaa lähes kymmenen metallista 3D-tulostettua osaa.Viisi näistä osista löytyy mönkijän tehtävän kannalta kriittisistä laitteista: X-ray Petrochemical Planetary Instrument tai PIXL.Roverin ulokkeen päähän asennettu PIXL analysoi punaisen planeetan pinnalla olevia kivi- ja maanäytteitä auttaakseen arvioimaan siellä olevan elämän potentiaalia.
PIXL:n 3D-tulostettuja osia ovat sen etu- ja takakansi, asennuskehys, röntgenpöytä ja pöytätuki.Ensi silmäyksellä ne näyttävät suhteellisen yksinkertaisilta osilta, joistakin ohutseinäisistä kotelon osista ja kannakkeista, ne voivat olla valmistettu metallilevystä.Osoittautuu kuitenkin, että tämän instrumentin (ja roverin yleensä) tiukat vaatimukset vastaavat lisäainevalmistuksen (AM) jälkikäsittelyvaiheiden määrää.
Kun NASAn Jet Propulsion Laboratoryn (JPL) insinöörit suunnittelivat PIXL:n, he eivät ryhtyneet valmistamaan 3D-tulostukseen sopivia osia.Sen sijaan he noudattavat tiukkaa "budjettia" keskittyen samalla täysin toimivuuteen ja kehittämään työkaluja, jotka voivat suorittaa tämän tehtävän.PIXL:n määritetty paino on vain 16 kiloa;tämän budjetin ylittäminen aiheuttaa laitteen tai muiden kokeiden "hyppäämisen" roverista.
Vaikka osat näyttävät yksinkertaisilta, tämä painorajoitus on otettava huomioon suunnittelussa.Röntgentyöpenkissä, tukikehyksessä ja asennuskehyksessä on ontto laatikkopalkkirakenne, joka välttää ylimääräisen painon tai materiaalin kantamisen, ja kuoren kannen seinä on ohut ja ääriviivat ympäröivät laitetta tiiviimmin.
PIXL:n viisi 3D-tulostettua osaa näyttävät yksinkertaisilta kiinnike- ja kotelokomponenteilta, mutta tiukat eräbudjetit edellyttävät, että näissä osissa on erittäin ohuet seinät ja ontot laatikkopalkkirakenteet, mikä eliminoi niiden valmistuksessa käytetyn perinteisen valmistusprosessin.Kuvan lähde: Carpenter Additives
Kevyiden ja kestävien kotelokomponenttien valmistamiseksi NASA kääntyi metallijauheen ja 3D-tulostuksen tuotantopalveluja tarjoavan Carpenter Additiven puoleen.Koska näiden kevyiden osien suunnittelussa on vähän tilaa muuttaa tai muokata, Carpenter Additive valitsi elektronisuihkusulatuksen (EBM) parhaaksi valmistusmenetelmäksi.Tällä metallilla 3D-tulostusprosessilla voidaan tuottaa onttoja laatikkopalkkeja, ohuita seiniä ja muita NASAn suunnittelun edellyttämiä ominaisuuksia.3D-tulostus on kuitenkin vasta ensimmäinen askel tuotantoprosessissa.
Elektronisuihkusulatus on jauhesulatusprosessi, joka käyttää elektronisuihkua energianlähteenä metallijauheiden selektiiviseen sulattamiseen yhteen.Koko kone esilämmitetään, painoprosessi suoritetaan näissä korotetuissa lämpötiloissa, osat pääosin lämpökäsitellään osia painettaessa ja ympäröivä jauhe puolisintrataan.
Verrattuna vastaaviin suorametallilasersintrausprosesseihin (DMLS) EBM voi tuottaa karheampia pintakäsittelyjä ja paksumpia ominaisuuksia, mutta sen etuna on myös se, että se vähentää tukirakenteiden tarvetta ja välttää laserpohjaisten prosessien tarvetta.Lämpöjännitykset, jotka voivat olla ongelmallisia.PIXL-osat tulevat ulos EBM-prosessista, ovat kooltaan hieman suurempia, niissä on karkea pinta ja ne vangitsevat jauhemaisia kakkuja onttoon geometriaan.
Elektronisuihkusulatus (EBM) voi tarjota monimutkaisia PIXL-osien muotoja, mutta niiden täydentämiseksi on suoritettava sarja jälkikäsittelyvaiheita.Kuvan lähde: Carpenter Additives
Kuten edellä mainittiin, PIXL-komponenttien lopullisen koon, pinnan viimeistelyn ja painon saavuttamiseksi on suoritettava sarja jälkikäsittelyvaiheita.Jäännösjauheen poistamiseen ja pinnan tasoittamiseen käytetään sekä mekaanisia että kemiallisia menetelmiä.Kunkin prosessivaiheen välinen tarkastus varmistaa koko prosessin laadun.Lopullinen koostumus on vain 22 grammaa suurempi kuin kokonaisbudjetti, joka on edelleen sallitulla alueella.
Tarkempia tietoja näiden osien valmistuksesta (mukaan lukien 3D-tulostukseen liittyvät mittakaavatekijät, tilapäisten ja pysyvien tukirakenteiden suunnittelu sekä jauheen poistoa koskevat tiedot) löydät tästä tapaustutkimuksesta ja katso The Coolin uusin jakso. Osashow Ymmärtääksemme, miksi tämä on 3D-tulostuksen epätavallinen tuotantotarina.
Hiilikuituvahvistetuissa muoveissa (CFRP) materiaalin poistomekanismi on murskaamista eikä leikkausta.Tämä tekee siitä erilaisen kuin muut käsittelysovellukset.
Käyttämällä erityistä jyrsingeometriaa ja lisäämällä kovaa pinnoitetta sileään pintaan Toolmex Oy on luonut päätyjyrsin, joka soveltuu erittäin hyvin alumiinin aktiiviseen leikkaamiseen.Työkalu on nimeltään "Mako" ja se on osa yhtiön SharC-ammattityökalusarjaa.
Postitusaika: 27.2.2021