Os cinco componentes do instrumento-chave são feitos por fusão por feixe de elétrons, que pode transmitir feixes de caixa oca e paredes finas.Mas a impressão 3D é apenas o primeiro passo.
O instrumento usado na renderização do artista é o PIXL, um dispositivo petroquímico de raios X que pode analisar amostras de rochas em Marte.Fonte desta imagem e acima: NASA / JPL-Caltech
Em 18 de fevereiro, quando o rover "Perseverance" pousou em Marte, ele carregará quase dez peças de metal impressas em 3D.Cinco dessas peças serão encontradas em equipamentos críticos para a missão do rover: o Instrumento Planetário Petroquímico de Raios-X ou PIXL.O PIXL, instalado no final do cantilever do rover, analisará amostras de rochas e solo na superfície do Planeta Vermelho para ajudar a avaliar o potencial de vida lá.
As peças impressas em 3D do PIXL incluem sua capa e contracapa, estrutura de montagem, mesa de raios X e suporte de mesa.À primeira vista, parecem peças relativamente simples, algumas peças de carcaça de paredes finas e suportes, podem ser feitas de chapas metálicas formadas.No entanto, verifica-se que os requisitos rigorosos deste instrumento (e do rover em geral) correspondem ao número de etapas de pós-processamento na manufatura aditiva (AM).
Quando os engenheiros do Jet Propulsion Laboratory (JPL) da NASA projetaram o PIXL, eles não se propuseram a fabricar peças adequadas para impressão 3D.Em vez disso, eles aderem a um "orçamento" rigoroso enquanto se concentram totalmente na funcionalidade e no desenvolvimento de ferramentas que podem realizar essa tarefa.O peso atribuído do PIXL é de apenas 16 libras;exceder esse orçamento fará com que o dispositivo ou outros experimentos "saltem" do rover.
Embora as peças pareçam simples, essa limitação de peso deve ser levada em consideração ao projetar.A bancada de raios X, a estrutura de suporte e a estrutura de montagem adotam uma estrutura de viga de caixa oca para evitar qualquer peso ou material adicional, e a parede da tampa do invólucro é fina e o contorno envolve mais de perto o instrumento.
As cinco peças impressas em 3D do PIXL parecem componentes simples de suporte e caixa, mas orçamentos de lote rigorosos exigem que essas peças tenham paredes muito finas e estruturas de vigas de caixa ocas, o que elimina o processo de fabricação convencional usado para fabricá-las.Fonte da imagem: Aditivos de carpinteiro
Para fabricar componentes de carcaça leves e duráveis, a NASA recorreu à Carpenter Additive, fornecedora de serviços de produção de pó metálico e impressão 3D.Como há pouco espaço para alterar ou modificar o design dessas peças leves, a Carpenter Additive escolheu a fusão por feixe de elétrons (EBM) como o melhor método de fabricação.Este processo de impressão 3D de metal pode produzir vigas de caixa oca, paredes finas e outros recursos exigidos pelo design da NASA.No entanto, a impressão 3D é apenas o primeiro passo no processo de produção.
A fusão por feixe de elétrons é um processo de fusão de pó que usa feixe de elétrons como fonte de energia para fundir seletivamente pós metálicos.A máquina inteira é pré-aquecida, o processo de impressão é realizado a essas temperaturas elevadas, as peças são essencialmente tratadas termicamente quando as peças são impressas e o pó circundante é semi-sinterizado.
Comparado com processos semelhantes de sinterização direta a laser de metal (DMLS), o EBM pode produzir acabamentos de superfície mais ásperos e recursos mais espessos, mas suas vantagens também são que reduz a necessidade de estruturas de suporte e evita a necessidade de processos baseados em laser.Estresses térmicos que podem ser problemáticos.As peças PIXL saem do processo EBM, são ligeiramente maiores em tamanho, têm superfícies ásperas e retêm bolos em pó na geometria oca.
A fusão por feixe de elétrons (EBM) pode fornecer formas complexas de peças PIXL, mas para completá-las, uma série de etapas de pós-processamento deve ser realizada.Fonte da imagem: Aditivos de carpinteiro
Como mencionado acima, para obter o tamanho final, acabamento superficial e peso dos componentes PIXL, uma série de etapas de pós-processamento deve ser realizada.Ambos os métodos mecânicos e químicos são usados para remover o pó residual e suavizar a superfície.A inspeção entre cada etapa do processo garante a qualidade de todo o processo.A composição final é apenas 22 gramas superior ao orçamento total, que ainda está dentro da faixa permitida.
Para obter informações mais detalhadas sobre como essas peças são fabricadas (incluindo os fatores de escala envolvidos na impressão 3D, o projeto de estruturas de suporte temporárias e permanentes e detalhes sobre a remoção de pó), consulte este estudo de caso e assista ao último episódio de The Cool Parts Show Para entender por que, para impressão 3D, essa é uma história de produção incomum.
Em plásticos reforçados com fibra de carbono (CFRP), o mecanismo de remoção de material é esmagamento em vez de cisalhamento.Isso o torna diferente de outros aplicativos de processamento.
Usando uma geometria de fresa especial e adicionando um revestimento duro a uma superfície lisa, a Toolmex Corp. criou uma fresa de topo muito adequada para corte ativo de alumínio.A ferramenta é chamada de "Mako" e faz parte da série de ferramentas profissionais SharC da empresa.
Horário da postagem: 27 de fevereiro de 2021