П'ять компонентів ключового інструменту виготовляються методом електронно-променевого плавлення, яке може пропускати порожнисті коробчасті балки та тонкі стінки.Але 3D-друк – це лише перший крок.
Інструмент, використаний у візуалізації художника, PIXL, рентгенівський нафтохімічний пристрій, який може аналізувати зразки гірських порід на Марсі.Джерело цього зображення та вище: NASA / JPL-Caltech
18 лютого, коли марсохід «Perseverance» приземлився на Марсі, він перенесе майже десять металевих 3D-друкованих частин.П’ять із цих частин будуть знайдені в обладнанні, критичному для місії ровера: рентгенівському нафтохімічному планетарному інструменті або PIXL.PIXL, встановлений на кінці кантилевера марсохода, аналізуватиме зразки гірських порід і ґрунту на поверхні Червоної планети, щоб допомогти оцінити потенціал життя там.
3D-друковані частини PIXL включають передню та задню кришки, монтажну раму, рентгенівський стіл і підставку для столу.На перший погляд вони виглядають як відносно прості деталі, деякі тонкостінні деталі корпусу та кронштейни, вони можуть бути виготовлені з листового металу.Однак виявилося, що суворі вимоги цього приладу (і ровера загалом) відповідають кількості етапів постобробки в адитивному виробництві (AM).
Коли інженери з Лабораторії реактивного руху NASA (JPL) розробили PIXL, вони не мали на меті виготовлення деталей, придатних для 3D-друку.Натомість вони дотримуються суворого «бюджету», повністю зосереджуючись на функціональності та розробці інструментів, які можуть виконати це завдання.Призначена вага PIXL становить лише 16 фунтів;перевищення цього бюджету призведе до того, що пристрій або інші експерименти «зіскочать» з ровера.
Хоча деталі виглядають просто, це обмеження ваги слід враховувати під час проектування.Рентгенівський верстак, опорна рама та монтажна рама мають структуру порожнистої коробчатої балки, щоб уникнути додаткової ваги або матеріалів, а стінка кришки корпусу тонка, а контур ближче охоплює інструмент.
П’ять надрукованих на 3D-принтері деталей PIXL виглядають як прості кронштейни та компоненти корпусу, але суворі партійні бюджети вимагають, щоб ці деталі мали дуже тонкі стінки та порожнисту рамкову структуру, що усуває звичайний виробничий процес, який використовується для їх виготовлення.Джерело зображення: Carpenter Additives
Щоб виготовити легкі та міцні компоненти корпусу, NASA звернулося до Carpenter Additive, постачальника металевого порошку та послуг з виробництва 3D-друку.Оскільки існує мало можливостей для зміни або модифікації конструкції цих легких деталей, компанія Carpenter Additive вибрала плавлення електронним променем (EBM) як найкращий метод виробництва.Цей процес 3D-друку з металу може створювати порожнисті коробчасті балки, тонкі стінки та інші функції, необхідні для дизайну NASA.Однак 3D-друк – це лише перший крок у виробничому процесі.
Електронно-променеве плавлення — це процес плавлення порошку, який використовує електронний промінь як джерело енергії для вибіркового сплавлення металевих порошків.Вся машина попередньо нагрівається, процес друку здійснюється при цих підвищених температурах, деталі, по суті, піддаються термічній обробці, коли деталі друкуються, а навколишній порошок напівспекається.
Порівняно з аналогічними процесами прямого лазерного спікання металу (DMLS), EBM може створювати більш шорстку обробку поверхні та більш товсті елементи, але його переваги також полягають у тому, що він зменшує потребу в опорних структурах і уникає потреби в процесах на основі лазера.Термічні навантаження, які можуть бути проблематичними.Деталі PIXL виходять із процесу EBM, дещо більші за розміром, мають шорсткі поверхні та вловлюють порошкоподібні коржі в порожнистій геометрії.
Електронно-променева плавка (EBM) може створити складні форми деталей PIXL, але для їх завершення необхідно виконати серію етапів постобробки.Джерело зображення: Carpenter Additives
Як зазначалося вище, щоб отримати остаточний розмір, обробку поверхні та вагу компонентів PIXL, необхідно виконати низку етапів постобробки.Для видалення залишків порошку та вирівнювання поверхні використовуються як механічні, так і хімічні методи.Перевірка між кожним етапом процесу забезпечує якість усього процесу.Кінцевий склад лише на 22 грами перевищує загальний бюджет, що все ще в межах допустимого.
Для отримання більш детальної інформації про те, як виготовляються ці деталі (зокрема про масштабні коефіцієнти, які використовуються для 3D-друку, проектування тимчасових і постійних опорних конструкцій, а також деталі видалення порошку), будь ласка, зверніться до цього тематичного дослідження та подивіться останній випуск The Cool Демонстрація деталей Щоб зрозуміти, чому для 3D-друку це незвичайна історія виробництва.
У пластику, армованому вуглецевим волокном (CFRP), механізм видалення матеріалу — це дроблення, а не зрізання.Це відрізняє його від інших програм обробки.
Використовуючи спеціальну геометрію фрези та додаючи тверде покриття до гладкої поверхні, Toolmex Corp. створила кінцеву фрезу, яка дуже підходить для активного різання алюмінію.Інструмент називається «Mako» і входить до серії професійних інструментів компанії SharC.
Час публікації: 27 лютого 2021 р