美国宇航局的坚持不懈的流动站将3D印刷的金属部件带到火星


该视频剪辑示出了一种3D打印技术,其中打印机头在一部分的各层上扫描,吹风金属粉末被激光熔化。这是几种方法之一,部分是3D印刷美国宇航局在射流推进实验室,但不习惯创造肩部舷梯的零件。

对于业余爱好者和制造商,3D印刷扩大了创造性的可能性;对于专业工程师来说,它也是下一代航天器设计的关键。

如果您想在工作中看到科幻小说,请访问一家现代化的机器商店,3D打印机在任何您可以想象的任何形状中创造材料。美国宇航局正在探索技术的技术,被称为添加剂制造,当专业工程师使用时 - 建立火箭发动机以及潜力在月球和火星上前哨。未来越来越近是一个不同的里程碑:美国宇航局的坚持不懈的流浪者,该舷梯是在2021年2月18日的红星球上落地11,携带11个金属部件,用3D打印制成。

除了锻造,成型或切割材料,3D印刷依赖于连续层中的激光熔化粉末,以使形状变形。这样做允许工程师使用独特的设计和特质,例如制造硬件打火机,更强或响应于热或冷。

“这就像与Papier-Mâché合作,”Andre Pate表示,该小组领先于加州南部NASA射流推进实验室的添加剂制造。“您按层构建每个功能层,很快您就会有详细的部分。”

好奇心不诚实的前身是第一次将3D打印带到红色星球的使命。它在2012年降落,在流动站的烤箱内的3D印刷陶瓷部分进行了样本分析火星(SAM)仪器。NASA公司以来,继续测试3D打印以供宇宙飞船使用,以确保零件的可靠性得到很好的理解。

As “secondary structures,” Perseverance’s printed parts wouldn’t jeopardize the mission if they didn’t work as planned, but as Pate said, “Flying these parts to Mars is a huge milestone that opens the door a little more for additive manufacturing in the space industry.”

PIXL外壳

PIXL的外壳是NASA坚持不懈的火星流动站的仪器之一,包括由3D印刷钛制成的几个部分。插图显示其完成的两件壳体部分的前半部分。信用:NASA / JPL-CALTECH

PIXL的shell

在火星的11个印刷部件中,五个是坚持不懈的PIXL.乐器。X射线锂化学的行星仪器短,午餐盒尺寸的装置将通过在岩石表面射击X射线束来分析它们来帮助流动站通过射击yabovip2021X射线束来寻找钻孔微生物寿命的迹象。

PIXL在Rover的7英尺长(2米长)机器人臂结束时,使用88磅(40公斤)旋转炮塔中的其他工具共享空间。使仪器尽可能亮JPL.Team设计了PIXL的两件式钛壳,安装框架和两个支撑支柱,可以将壳体固定到臂的末端,以空心和极薄。事实上,由叫做木匠添加剂的供应商印刷的3D的部件具有比传统生产所生产的三到四倍。

“在一个非常真实的意义上,3D打印使这种仪器成为可能,”PIXL的铅机械工程师Michael Schein说,在JPL。“这些技术使我们能够实现不能用常规制造而无法制造的低质量和高精度指向。”

3D印刷热交换器

该X射线图显示了坚持不懈的Moxie仪器中的3D印刷热交换器的内部。像这样的X射线图像用于检查部件内的缺陷。信用:NASA / JPL-CALTECH

Moxie转动了热量

恒定的六种其他3D印刷部件可以在一个名为MARS氧气原位资源利用实验的仪器中找到Moxie.。该设备将测试技术,将来,可以生产工业数量的氧气,以在火星上产生火箭推进剂,帮助宇航员发射回地球。

为了创造氧气,Moxie将火星空气加热至近1,500度华氏温度(800度科尔斯群岛)。在设备内部是六个热交换器 - 棕榈尺寸镍 -合金从高温的影响保护仪器的关键部位的板。

虽然常规加工的热交换器需要用两部分制成并焊接在一起,但是Moxie每个都在附近的Caltech作为单件的3D打印,这将对NASA管理JPL。

“这些镍部件称为高温合金,因为它们即使在非常高的温度下保持它们的强度,”JPL的材料工程师也称为JPL的材料工程师,他帮助开发热交换器。“高温合金通常在喷射发动机或发电涡轮机中找到。他们真的很擅长抗腐蚀,即使真的很热。“

虽然新的制造工艺提供便利性,但是打印机铺设的每层合金可以形成毛孔或裂缝,可以削弱材料。为了避免这种情况,将板在热等静压压机中处理 - 气体破碎机 - 将材料加热到超过1,832华氏度(1,000摄氏度)并均匀地在零件周围增加强烈的压力。然后,工程师使用显微镜和大量的机械测试来检查交换器的微观结构,并确保它们适用于太空飞行。

“我真的很喜欢微观结构,”Firdosy说。“让我看看那种细节作为材料被打印,以及它如何发展,使得这一功能部分飞往火星 - 这很酷。”

更多关于使命

坚持不懈的火星使命的一个关键目标是天体学,包括寻找古代微生物生活的迹象。yabo124流浪者将表征全球的地质地质和过去的气候,为红色星球进行人体探索,并成为收集和缓存火星岩石和极岩(破碎的岩石和灰尘)的首次任务。

NASA与ESA(欧洲空间机构)合作的后续任务将向火星发送航天器,以收集这些缓存的样品,并将其返回地球以进行深入分析。

火星2020任务是一个更大计划的一部分,包括月球任务作为为人类探索红色星球做准备的方法。到2024年,美国宇航局将于2028年通过美国宇航局的Artemis Lunar探索计划,NASA向月球向月球向月球上持续存在持续的人类存在。

JPL,由CALTECH在帕萨迪纳,加利福尼亚州帕萨迪恩,建造和管理恒定和好奇心群体的运营中设有NASA。

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