Два робота-манипулятора печатают самый большой и сложный трехмерный объект
Два робота-манипулятора работают вместе как часть проекта по созданию самого большого и самого сложного трехмерного объекта, напечатанного на титане: тестовая версия «оптической скамьи» диаметром 3 м в центре Афины X- ESA. лучевая обсерватория.
Первый многоосный роботизированный манипулятор создает каждый новый слой металла с помощью лазера для плавления титанового порошка. Затем второй роботизированный манипуляторнемедленно устраняет любые недостатки, используя фрезерный инструмент с криогенным охлаждением. Сама скамья установлена на медленно движущемся поворотном столе диаметром 3,4 м.
«ESA объединилась с немецким Институтом материаловедения и лучевых технологий Фраунгофера для этой исследовательской деятельности», — объясняет инженер ESA по материалам и процессам Йоханнес Гампингер. «Окончательный дизайн оптической скамьи Athena еще не определен, но если он будет построен из титана, то его размер и сложность таковы, что он не может быть построен каким-либо другим способом».
В связи с запуском в 2031 году, миссия ЕКА в Афине будет исследовать космос в 10-100 раз глубже, чем предыдущие рентгеновские миссии, чтобы наблюдать самые горячие небесные объекты с высокой энергией.
Миссия требует совершенно новой технологии рентгеновской оптики с аккуратно расположенными стопками «зеркальных модулей» для захвата и фокусировки высокоэнергетического рентгеновского излучения.
Оптическая скамья выравнивает и закрепляет около 750 зеркальных модулей в сложной структуре с множеством глубоких карманов, которые сужаются до максимальной высоты 30 см. Его общая форма должна быть точной с точностью до нескольких десятков микрометров — или тысячных долей сантиметра.
«Сложность оптического стенда требует, чтобы каждое дополнение было размолото сразу после печати», — комментирует Андре Зайдель, курируя проект в Институте материаловедения и лучевой технологии Фраунгофера. «Любая последующая модификация может привести к загрязнению, ослаблению титана космического качества.
«Точно так же весь процесс был разработан таким образом, чтобы свести к минимуму любой риск загрязнения. Порошок титана подается в лазер с использованием аргона благородного газа, который также предотвращает любое загрязнение воздухом. А фрезерный инструмент охлаждается жидкой двуокисью углерода, которая испаряется так как он нагревается, предотвращая любое вредное осаждение на только что уложенной металлической поверхности «.
Прецизионные датчики немедленно обнаруживают любые отклоняющиеся элементы для фрезерования или более масштабного ремонта, включая фрезерование для повторной печати.
Меньшие сегменты были изготовлены до сих пор, а за ними должна быть установлена демонстрационная скамья для демонстрации диаметром 1,5 м. Ожидается, что производство полномасштабной 3-метровой скамьи займет около года.
«Это будет огромная задача, которая потребует много времени и энергии», — добавляет Йоханнес. «Но если нам удастся это сделать, это будет самый большой титановыйобъект, когда-либо напечатанный на 3D-принтере, и процесс будет доступен для изготовления других крупных деталей, возможно из других металлов».
Проект поддерживается с помощью Элемента разработки технологий ЕКА в рамках инициативы Агентства по передовому производству, использующей новые материалы и процессы для космического сектора.
В прошлом месяце более 150 экспертов со всей Европы встретились в техническом центре ESA в Нидерландах, чтобы поделиться последними результатами проектов ESA Advanced Manufacturing, охватывающих такие темы, как 3-D печать и новейшие композитные материалы, а также сварка трением с перемешиванием.
