Ultragarsinis suvirinimas paruošia dalis NASA misijoms

Šis 3D spausdintas radiatorius iš „CubeSat“ sujungia aliuminį ir šiek tiek vario, kad šiluma tolygiai pasiskirstytų po veidą. „Fabrisonic“ sugebėjo sujungti metalus naudodamas priedų gamybos metodus, naudodamas ultragarsinį suvirinimą. Paskola: „Fabrisonic LLC“

Gamybos naujovės, kurias galima pritaikyti NASA Erdvėlaiviai perkeliami į privatųjį sektorių, siekiant paremti įvairias Žemės pramonės šakas.

Pagrindinio radaro sprogimas visada yra brangus: netvarka, bet nesėkmingas vamzdis kosmose gali įvykdyti misiją. Štai kodėl NASA technologai stengiasi, kad erdvėlaiviai būtų kuo patikimesni. Kartais tai reiškia seno žirgo grandymą, kad atliktų šį darbą, išbandytų visiškai naują medžiagą ar padirbtą procesą.

Šis iššūkis paskatino Scottą Robertsą, NASA reaktyvinių variklių laboratorijos Pietų Kalifornijoje technologą, 3D spausdinimo pramonėje pritaikyti naują suvirinimo tipą. Privatus sektorius jau naudojo šią techniką, vadinamą ultragarso priedų gamyba (UAM). Pateikęs keletą papildomų naujovių, Robertsas tikėjo, kad ją galima panaudoti šilumokaičių, kurie yra svarbi bet kurio erdvėlaivio komponentas, patikimumui padidinti. Bendrovė, atlikusi savo vaidmenį UAM procese, padėdama Robertsui statyti geresnius erdvėlaivius, dabar pradeda keistis pramonėje – nuo aviacijos iki naftos gręžimo.

„Problemos, su kuriomis dirbu, neišsprendžia vienos problemos vienos misijos metu“, – sakė Robertsas. “Jie ketina išspręsti daugybę problemų, susijusių tiek su NASA, tiek su pramone”.

Ultragarsinis aliuminio šilumokaitis

Ultragarsiniai suvirinimo būdai nereikalavo šiluminių sąsajų ir įrangos šiam aliuminio šilumokaičiui, kurį gamino „Fabsonic“. Dėl to šilumokaitis sveria beveik 30% mažiau և veikia 30% geriau nei dalys, pagamintos tradiciniais metodais. Paskola: „Fabrisonic LLC“

Kuo 3D spausdinimas susijęs su vamzdeliais?

Kosmoso temperatūra yra ypač sunki problema kosmose, kur kraštutinumai gali skirtis šimtais laipsnių. Šilumokaičiai padeda palaikyti stabilią temperatūrą erdvėlaivio viduje, pašalindami šilumos perteklių arba dažydami daugiau. Tradiciškai šie įtaisai apima ilgą duslintuvo vamzdelį, pritvirtintą prie metalinės plokštės su epoksidiniais laikikliais. Nors jie yra veiksmingi, jie susideda iš daugelio tarpusavyje sujungtų dalių, atstovaujančių daugeliui galimų gedimo taškų.

Gaminant ultragarso priedus, visą prietaisą galima apdoroti vienu gabalu. Skirtas smulkaus verslo inovacijų tyrimų (SBIR) finansavimas JPL: leido Robertsui bendradarbiauti kuriant naują šilumokaičio projektą su Columbus, Fabrisonic LLC, Ohajo valstija. Kaip „Sheridan Solutions LLC“ subrangovas, „Fabrisonic“ pradėjo nuo esamo proceso, sukaupusio daug plonų metalo sluoksnių, sujungdamas juos su aukšto dažnio vibracijomis. Norint sukurti keitiklį, išlenktas kanalas išgraviruotas laminuotame metale ir tada pritvirtinamas po papildomais sluoksniais.

Naujas dizainas pakeičia dešimtis mažų dalių jungčių, kurios gali sugesti ilgų misijų ar ekstremalių sąlygų Žemėje metu.

„CubeSat“ diegimas

„CubeSats“ gali būti naudojamas įvairioms užduotims atlikti, tačiau dėl mažo dydžio sudėtinga pritaikyti visas dalis, taip pat skydą, reikalingą ekstremaliai erdvės temperatūrai valdyti. NASA domisi naujais gamybos metodais, kurie leidžia mums efektyviau naudoti medžiagas. Paskola: NASA

Kaip vibracijos gali ištirpdyti metalą?

Ultragarsinis suvirinimas naudoja garso և trintį, kad sukurtų tvirtą ryšį tarp metalinių sluoksnių. Jis prasideda nuo kito metalinio komponento, prispausto plona folija, pavyzdžiui, pagrindo plokštės. Nuolatinis slėgis և ultragarso sukrėtimai sukelia pasipriešinimą tarp šonų և, sukuriant pjovimo judesį, kuris pakelia temperatūrą և pašalina paviršiaus oksidus, leidžiant grynam metalui tiesiogiai liestis su grynu metalu. Rezultatas yra tvirta būsenos atominė jungtis, sujungianti metalinius sluoksnius. Prie vieno gabalo galima sujungti net skirtingus metalo sluoksnius.

Šilumos reikia palyginti nedaug, nes metalų jungimosi temperatūra yra žymiai žemesnė nei jų lydymosi temperatūra. „Fabrisonic“ gali greitai sujungti iki šešių kvadratinių pėdų dydžio sluoksnius, todėl per kelias dienas galima sukurti sudėtingą geometrinį gabalą, o ne mėnesius, kurių reikalauja tradicinė kalimo praktika. Tai sutrumpina erdvėlaivių kūrimo ciklą arba pagreitina komercinių dalių gamybą.

Kodėl derinami skirtingi metalai?

Sunku apsaugoti elektroninius komponentus nuo intensyvių kosminių spindulių, kurie gali juos sunaikinti, kai viskas erdvėlaivyje turėtų būti lengva. Tai yra viena problema, kurią Robertsas bando išspręsti naudodamas naujas medžiagas. Papildomas SBIR finansavimas, kurį skyrė NASA Langley tyrimų centras Hemptone, Virdžinijoje, sumokėjo už tai, kad „Fabrisonic“ pridėtų radiacijai atsparių metalinių tantalo sluoksnių prie aliuminio erdvėlaivio dalių vidurio.

Skirtingai nuo kitų rūšių suvirinimo, UAM nesukels skirtingų metalų suskystėjimo ar maišymo vienas su kitu. Inžinieriai gali pasikliauti kiekvieno metalo savybėmis, kad išliktų stiprūs ir veiktų taip, kaip tikėtasi, sako „Fabrisonic“ prezidentas Markas Norfolkas. Ši kokybė parodė, kad NASA gali pasiekti savo tikslą – derinti aliuminį su tantalu.

Norfolkas pažymėjo, kad galimybė sujungti skirtingų metalų sluoksnius taip pat turi pranašumų naftos ir dujų klientams, kurie dabar gręžiasi skirtingomis „Fabrisonic“ dalimis. Vienas iš jų yra gręžimo vamzdis – tuščiaviduris, plonasienis vamzdis, jungiantis skirtingas medžiagas, naudoja įmontuotus jutiklius.

Kodėl reikia įdiegti jutiklius? viduje metalas?

Nauji optinio pluošto jutikliai gali aptikti metalo įtempį ar trūkumus. Եւ Numatykite galimus gedimus, kol jie dar neatsiranda. Tačiau tradiciniais metodais pagamintas metalas gali palaikyti šiuos jutiklius tik iš išorės. Bandant juos importuoti, būtų pašildyti subtilūs prietaisai, naudojami gamybos procese.

Kitas „Langley“ finansavimas iš SBIR padėjo Fabrisonickui, vėl „Sheridan“ subrangovui, ultragarsiniu suvirinimu patikrinti aliuminio dalių viduje įmontuotų jutiklių efektyvumą. Atlikę keletą bandymų ir klaidų, norėdami rasti geriausius jutiklius tokiai inovatyviai programai, inžinieriai sugebėjo gauti tikslius duomenis realiuoju laiku apie metalo būklę ir savybes. Kadangi jutikliai yra ekranuoti, jie gali veikti sunkioje aplinkoje. Tenesio Oak Ridge nacionalinė laboratorija, atliekanti energetikos ir branduolinius tyrimus, sėkmingai naudoja savo įrenginiuose įmontuotus „Fabrisonic“ jutiklius. Atliekant NASA aviacijos bandymus, šie „Fabrisonic“ jutikliai padeda aptikti komercinių oro uostų silpnybes ir su darbu susijusias problemas.

Ką daryti, jei noriu pats atspausdinti mažas detales?

Tuo pačiu metu Maršalo kosminių skrydžių centras Hantsvilyje, NASA, Alabamoje, finansavo „Fabrisonic“ tyrimus, kuriuose UAM kosminės produkcijos gamybai buvo naudojamos pažangios metalinės medžiagos. Machinery Inc. Agentūros inžinieriai, bendradarbiaudami su „Fabrisonic“, sukūrė nedidelį UAM spausdintuvą, skirtą naudoti kosmose. Bendrovė jau buvo sukūrusi projektą, tačiau nežinojo, ar tai pavyks. NASA specifikacijos leido sukurti, išbandyti ir patobulinti svarbiausią spausdintuvo komponentą – suvirinimo galvutę. Ši dalis perduoda ultragarso vibraciją metalinei juostai, naudojamai spausdintuve.

Norėdami pagaminti mažesnes dalis, miniatiūrinė šios technologijos technologija siūlo ekonomiškesnį metodą nei naudojant pramoninį UAM procesą. Bendrovė iš „SonicLayer 1200“ spausdintuvo uždirbo milijoną dolerių komercinių pardavimų, o vienas klientas pagamino daugiau nei 70 000 vidinių dalių.

Komercinė įmonės sėkmė leido išplėsti įvairią dvigubo dydžio klientų bazę ir tapti 12 darbuotojų.

„Be SBIR այլ kitos vyriausybės paramos Fabrisonicas galėjo neperžengti pirminės komercinės sėkmės bedugnės“, – sakė Norfolkas. „Tai suteikė galimybę atlikti svarbius tyrimus ir plėtrą. Joje pateikiama tokia informacija kaip medžiagos aprašymo duomenys, atvejų analizės, kurios padeda skleisti technologijas “.

NASA turi ilgą technologijų perdavimo privačiam sektoriui istoriją. Agentūros leidinyje „Spinoff“ aprašomos NASA technologijos, paverstos komercinėmis prekėmis ir paslaugomis, parodant didesnę Amerikos investicijų į jos kosmoso programą naudą. „Spinoff“ yra NASA kosminių technologijų misijos technologijų perdavimo programos leidinys.

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Kokia tavo pirmoji idėja? Remiantis naujais tyrimais, galėtų prasidėti pustrečio amžiaus

Naujas tyrimas ir dešimtmečių duomenų apžvalga laikrodžio atmintį nustūmė už metų ribų, tačiau tyrimas įrodo, kad visi yra skirtingi. Naujas tyrimas rodo, kad vidutiniškai pirmojo...

Naujasis „Ultrathin Liquid Liquid Crystal Metalens“ siūlo elektrinį padidinimą

Cornell հայ „Samsung“ inžinierių sukurtas ultragarso, elektra valdomų metalų konceptualus perteikimas. Paskola Danieliui Schilkinui Kornelio taikomosios inžinerijos mokyklos tyrėjai's „Samsung“ pirmaujantis technologijų institutas sukūrė...

Naujos keistų, išnykusių driežų rūšys – tokios keistos, kad buvo neteisingai identifikuotos kaip dinozauras su kolibriu

„Oculudentavis naga“, kaip pavaizduota šio menininko rekonstrukcijoje, buvo keistas driežas, kurį tyrėjai iš pradžių sunkiai skirstė į kategorijas. Jie vis dar nėra tikri...

Kavos mėgėjai, mėgaukitės! Gausus kavos vartojimas susijęs su sumažėjusia širdies nepakankamumo rizika

Tyrimo ataskaita: Išanalizavus tris pagrindinius širdies ligų tyrimus nustatyta, kad geriant vieną ar daugiau kavos su kofeinu puodelių buvo sumažinta širdies nepakankamumo rizika. Kavos be kofeino...

Atominė dalelė paversta antiteze ir pirmą kartą atvirkštinė nepaprasto eksperimento metu.

Fizikų komanda, įskaitant Warwick universitetą, įrodė, kad subatominės dalelės gali virsti ego antagonistais ir vėl grįžti į naują atradimą, ką tik atskleistą praėjusią savaitę. „Šis...

Newsletter

Subscribe to stay updated.