Лаборатория реактивного движения НАСА показала, что ее марсоход Perseverance, который должен приземлиться на Марсе в феврале 2021 года, был оснащен одиннадцатью деталями, напечатанными на 3D-принтере.

Изготовленные компоненты Perseverance используются в устройствах «MOXIE» и «PIXL», которые предназначены для производства кислорода и поиска признаков жизни на красной планете. Использование аддитивного производства для создания марсохода позволило инженерам НАСА создавать более легкие и более устойчивые объекты, а также детали, которые реагируют на температурные воздействия.

Хотя дополнительные элементы Perserverence не являются критически важными, и в случае их неудачи операция не будет поставлена под угрозу, их успех может проложить путь для технологий в аэрокосмическом секторе.

«Полет этих деталей на Марс — огромная веха», — прокомментировал Андре Пейт, руководитель группы аддитивного производства в Лаборатории реактивного движения НАСА. «Это немного больше открывает двери для аддитивного производства в космической отрасли».

Миссия Perseverance на Марс и лазеры «PIXL»

Марсоход Perseverance был запущен в космос в июле 2020 года с целью приземления на Марс в 2021 году и оценки астробиологии там перед потенциальной будущей миссией марсианского астронавта. Помимо поиска признаков древней микробной жизни, марсоход, который имеет несколько деталей, напечатанных на 3D-принтере, будет характеризовать геологию планеты и климат в прошлом.

Предыдущие космические аппараты НАСА также имели печатные детали, а его марсоход Curiosity приземлился на Марс в 2012 году с дополнительными керамическими компонентами в своем приборе для анализа проб. С тех пор Лаборатория реактивного движения НАСА продолжала разрабатывать и тестировать различные технологии 3D-печати, чтобы лучше понять, как создавать надежные детали.

На основе этого исследования JPL включила одиннадцать изготовленных компонентов в инструменты Perseverance, в том числе пять в свой планетарный прибор для рентгеновской литохимии или «PIXL». Аппарат размером с коробку для завтрака специально разработан, чтобы помочь марсоходу идентифицировать потенциальные признаки окаменелой микробной жизни, и работает, стреляя рентгеновскими лучами в скальные поверхности для их анализа.

PIXL размещен внутри 40-килограммовой вращающейся турели на конце 2-метровой роботизированной руки марсохода вместе с множеством других инструментов, а это означает, что его нужно было сконструировать с учетом пространственной эффективности. Чтобы сделать состоящий из двух частей титановый корпус, монтажную раму и опорные стойки PIXL как можно более легкими, команда JPL передала производство на аутсорсинг специалисту по 3D-печати Carpenter Technology .

В частности, опорные стойки должны быть очень тонкими, но с помощью аддитивного производства Карпентер смог сделать их в три или четыре раза легче, чем это было бы возможно при использовании традиционных методов производства.

«В прямом смысле слова 3D-печать сделала возможным этот инструмент», — объяснил Майкл Шейн, ведущий инженер-механик PIXL в JPL. «Эти методы позволили нам добиться малой массы и высокой точности наведения, которые невозможно было сделать с помощью обычного производства».

nasas jpl reveals that its mars perseverance rover features eleven metal 3d printed partsnbsp 3d printing industry e37d2b7

Ровер Perseverance оснащен рентгеновским аппаратом PIXL с внешней оболочкой, напечатанной на 3D-принтере (на фото). Фото через НАСА.

3D-принтер НАСА для создания кислорода «МОКСИ»

Остальные шесть частей Perserverence можно найти в его эксперименте по использованию ресурсов кислорода на месте на Марсе, или MOXIE. Устройство будет проверять передовые технологии, способные производить «промышленные количества» кислорода на Марсе, и может быть использовано для создания ракетного топлива, которое поможет будущим астронавтам вернуться на Землю.

Moxie работает путем нагрева марсианского воздуха почти до 800 о С , чтобы создать кислород, и прибор имеет шесть теплообменников , которые защищают свои ключевые части от воздействия этих высоких температур. Пластины из никелевого сплава размером с ладонь обычно состоят из двух частей и свариваются вместе, но, используя 3D-печать и жаропрочные суперсплавы, команда JPL смогла изготовить их как единое целое.

«Такие никелевые детали называются суперсплавами, потому что они сохраняют свою прочность даже при очень высоких температурах», — пояснил Самад Фирдози, инженер по материалам JPL. «Суперсплавы обычно используются в реактивных двигателях или энергетических турбинах. Они действительно хорошо сопротивляются коррозии, даже когда очень горячие ».

Во избежание какихлибо трещин от появления внутри слоев пластин, они были обработаны с использованием горячего изостатического прессования, которая нагревается их до 1000 ° С , и дополнительное давление равномерно вокруг частей. Затем был проведен значительный объем механических испытаний термостойких теплообменников для оценки их микроструктуры, прежде чем они были в конечном итоге сертифицированы для космических полетов.

3D-печать в рамках более широкой миссии НАСА Artemis 

Миссия Perserverence на Марс в 2021 году является частью более широкой программы НАСА по возвращению астронавтов на Луну, а также по исследованию красной планеты, и 3D-печать призвана сыграть значительную роль в этом проекте.

Исследователи из Университета Таскиги в настоящее время разрабатывают детали для лунного посадочного модуля НАСА, изготовленные из добавок , которые могут быть использованы в его предстоящей миссии Artemis. Ученые тестируют компоненты посадочного модуля, напечатанные на 3D-принтере, чтобы увидеть, обладают ли они необходимой прочностью, чтобы выжить в суровых условиях космоса.

НАСА также разработало 3D-печатные детали ракетного двигателя в рамках своего проекта Artemis. Благодаря своей информационно-пропагандистской программе «RAMPT» аэрокосмическая организация смогла снизить затраты и время выполнения заказов, связанных с производством сложных форсунок и камер сгорания.

В другом месте НАСА заключило контракт с базирующейся в Техасе фирмой ICON на разработку внеземной производственной системы для 3D-печати, которая способна создавать конструкции, используя только лунный реголит. Система Icon под кодовым названием «Проект Олимп» была специально разработана для того, чтобы люди могли жить устойчиво на поверхности Луны.

Чтобы быть в курсе последних новостей о 3D-печати, не забудьте подписаться на информационный бюллетень индустрии 3D-печати, подписаться на нас в Twitter или поставить лайк на нашей странице в Facebook .

Вы ищете работу в индустрии аддитивного производства? Посетите раздел «Работа в 3D-печати», чтобы узнать о вакансиях в отрасли.

На представленном изображении показана внешняя оболочка устройства PIXL Perseverance, напечатанная на 3D-принтере. Фото через НАСА.

Теги Андре Пейт Карпентер Значок технологии Майкл Шейн Лаборатория реактивного движения НАСА Самад Фирдози Университет Таскигиnasas jpl reveals that its mars perseverance rover features eleven metal 3d printed partsnbsp 3d printing industry 509276a

Пол Ханафи

Пол — выпускник факультета истории и журналистики со страстью к поиску последних новостей в сфере технологий.


Источник