NASA släpper information om hur rymdorganisationen har använt sig av additivt tillverkade delar i deras Perseverance Rover. Uppdraget lanserades i juli 2020 och ska landa på Mars i februari 2021.
Även om det är välkänt att additiv tillverkning har använts flitigt inom rymdindustrin, kan det vara intressant att titta närmare på hur tekniken används i specifika projekt. Och det är få projekt som är lika Mars Perseverance Rover-uppdraget, som ska landa på den röda planetens Jezero-krater den 18 februari 2021. På NASA:s hemsida kan den som är intresserad följa rymdfarkostens resa påväg till Mars via NASA:s Mars 2020-tracker.
Uppdraget i sig är en uppföljning av det framgångsrika och fortfarande pågående uppdraget Curiosity Rover. Den nya rovern som ska till Mars använder många återstående delar från konstruktionen av Curiosity. Det finns dock elva instrument som visar sig vara 3d-printade.
Lättare instrument
Roverns PIXL-instrument innehåller till exempel fem printade delar. Bland annat en röntgenfluorescensspektrometer, som är en anordning som används för att identifiera mineralens sammansättning av stenar på ytan av Mars. PIXL är monterad på änden av roverns mobila arm så att den kan placeras bredvid intressanta föremål.
– För att göra instrumentet så lätt som möjligt designade JPL-teamet PIXL:s tvådelade titanskal, en monteringsram och två stöddelar som fäster skalet på änden av armen för att göra det ihåligt och extremt tunt. Faktum är att delarna, som 3d-printades av en leverantör som heter Carpenter Additive, har tre eller fyra gånger mindre massa än om de hade tillverkats konventionellt, förklarar NASA.
Producerar syre
Det andra systemet som innehåller delar är MOXIE-instrumentet. Detta är en anordning som är utformad för att producera syre direkt från Mars luft. Enheten testar en småskalig teknik, men en som om den lyckas, kan skalas upp för att producera industriella mängder syre för planetens potentiella besökare från jorden.
Processen innefattar att värma Mars luft till så mycket som 80o grader celcius, vilket ska bryta ner koldioxiden för att frigöra syre. Den extrema värmen innebär dock utmaningar för instrumentet, då den måste isoleras från resten av rovern. För att göra detta utvecklade NASA:s ingenjörer sex 3d-printbara värmeväxlare. Dessa designades för att skrivas ut med en 3d-skrivare i ett stycke, vilket minskar risken för fel. Materialet som användes är en superlegering med nickel.
Kritiska moment
Ofta har 3d-printade metalldelar två problem som kan äventyra deras styrka: porositet och mikrostrukturer. Porositet är hål i delen som försvagar den, och på Mars kan miljön ha ytterligare effekter på dessa hål. NASA använde en intressant process för att avlägsna porositeten: exponering för isostatiskt tryck vid hög temperatur. Inledningsvis placerades 3d-printade metalldelar i en högtryckskammare och värmdes upp till 1 000 grader celcius. Detta pressade ut alla bubblor och hål som fanns.
Mikrostrukturen är kristalliseringens geometri som uppstår när metallmaterialet ”fryser” och om detta inte är korrekt kan delen försvagas avsevärt. För att säkerställa att detta var korrekt använda NASA:s ingenjörer ett mikroskop för att inspektera delarna i detalj.
