NASA har gått ut med informasjon om romfartsorganisasjonens bruk av 3D-printede deler på Perseverance-roveren, som for tiden er på vei til planeten Mars.
Selv om det er velkjent at 3D-printteknologi har fått vind i seilene i romfartsindustrien, kan det være interessant å se nærmere på hvordan den blir brukt på et spesifikt prosjekt. Og det er få prosjekter som er så utrolige som Mars Perseverance Rover-oppdraget, som er planlagt å skulle lande på den røde planetens Jezero-krater den 18. februar 2021, altså ikke lenge til. Ja, du kan faktisk følge romfartøyets ferd og se hvor den befinner seg akkurat nå via NASAs Mars 2020 tracker.
Dette oppdraget er en oppfølging av det svært vellykkede og fortsatt pågående Curiosity Rover-oppdraget, og faktisk bruker den nye roveren mange tiloversblevne deler fra konstruksjonen av Curiosity. Imidlertid er det en rekke forskjellige instrumenter – og noen av disse viser seg nå å være 3D-printede. Dette spesielt på grunn av at vekt kontra styrke er en så viktig bit i samband med romfartsteknologi.
NASA ga nylig ut en pressemelding, der de skriver at elleve forskjellige deler av Perseverance er 3D-printet. Disse delene ble brukt i to store undersystemer.
Først er det fem deler som er inkludert i PIXL-instrumentet. Dette er et røntgenfluorescensspektrometer, en enhet som brukes til å identifisere mineralsammensetningen av bergarter på Mars-overflaten. PIXL er montert på enden av roverens mobile arm, slik at den kan plasseres ved siden av objekter av interesse.
NASA forklarer hva som ble 3D-printet på PIXL: –For å gjøre instrumentet så lett som mulig, designet JPL-teamet PIXLs todelte titanskall, en monteringsramme og to støttedeler som fester skallet til enden av armen for at den skal være hul og ekstremt tynn. Faktisk har delene, som ble 3D-printet av en leverandør som heter Carpenter Additive, tre eller fire ganger mindre masse enn om de hadde blitt produsert konvensjonelt.
Det andre delsystemet Perseverance som bruker 3D-printing, er MOXIE-instrumentet. Dette er en enhet som er designet for å produsere oksygen direkte fra Mars-luften. Enheten tester en teknikk i liten skala, men en som, hvis den lykkes, kan skaleres opp for å produsere industrielle mengder oksygen for planetens eventuelle besøkende fra jorden.
Prosessen innebærer å varme opp Mars-luft til hele 800C, som antagelig bryter ned karbondioksidet for å frigjøre oksygen. Denne ekstreme varmen utgjorde spesielle utfordringer for instrumentet, som å isolere det fra resten av roveren. For å gjøre dette, utviklet NASA-ingeniører seks 3D-printbare varmevekslere. Disse ble designet for å 3D-printes i ett stykke, noe som reduserer muligheten for feil. En nikkel-superlegering ble brukt for å tåle den enorme varmen som var involvert.
Men hva med kvaliteten på de 3D-printede delene? Ofte har 3D-printede metalldeler to problemer som kan kompromittere deres styrke: porøsitet og mikrostrukturer. Porøsitet er ganske enkelt huller i delen (tenk Stratos-sjokoladen), som svekker den. På Mars kan den termiske opplevelsen ha ytterligere effekter på disse hullene. NASA brukte en interessant prosess for å fjerne porøsiteten: eksponering for et isostatisk trykk med høy varme. I utgangspunktet ble 3D-printede deler av metall plassert i et høytrykkskammer og oppvarmet til 1000 grader Celsius. Dette «presset ut» eventuelle bobler/blærer/hull som eksisterte. Kanskje en teknikk som kan undersøkes av andre industrier som produserer kritiske metalldeler?
Mikrostrukturen er geometrien til krystalliseringen som oppstår når metallmaterialet «fryser», og hvis den ikke er riktig, kan delen svekkes betydelig. For å sikre at dette var riktig, brukte NASA-ingeniører mikroskop for å inspisere delene i detalj.
Bruken av 3D-printing på dette oppdraget har økt, ettersom det ser ut til at NASA blir mer komfortabel med teknologien. Ved å bruke 3D-printing på denne måten setter de faktisk et eksempel for andre bransjer å følge. Og det er ikke første gang at teknologi utviklet for romfart har blitt implementert i samfunnet for øvrig. Batteridrevne støvsugere og skrujern er for eksempel et resultat av at disse i sin tid ble utviklet for ledningsfri bruk i rommet.
Kilde: NASA
