Wytrawione metalowe sprężyny giętkie poprawiają wydajność kriokomory kosmicznej Thales

Trawienie fotochemiczne - podstawy

Chociaż trawienie chemiczne jest technologią obróbki skrawaniem od ponad pięćdziesięciu lat, nadal jest to proces o stosunkowo niskim profilu, a jego praktyczne zastosowanie w różnych scenariuszach produkcyjnych z coraz większą liczbą materiałów jest jedną z najlepiej strzeżonych tajemnic przemysłu.

Powszechnie błędnie przedstawiane jako technologia prototypowania, trawienie fotochemiczne jest w rzeczywistości wszechstronnym i coraz bardziej zaawansowanym procesem obróbki metalu, z możliwością masowej produkcji złożonych i bogatych w funkcje części i komponentów metalowych.

Wykorzystując fotorezyst i wytrawiacze do precyzyjnej obróbki chemicznej wybranych obszarów, proces charakteryzuje się zachowaniem właściwości materiału, bez zadziorów i naprężeń, z czystymi profilami i bez stref wpływu ciepła.

W połączeniu z faktem, że trawienie chemiczne wykorzystuje łatwo powtarzalne i niedrogie narzędzia cyfrowe, stanowi ono opłacalną, bardzo dokładną i szybką alternatywę dla tradycyjnych technologii obróbki.

Ponad pół wieku innowacji w dziedzinie wytrawiania

Działając w branży od wielu dekad, Precision Micro nieustannie przesuwa granice tego, co jest możliwe dzięki trawieniu chemicznemu, dokonując postępów w chemii wytrawiacza, rozwijając proces, aby objąć więcej metali i zwiększyć dokładność.

To właśnie ta wiodąca pozycja skłoniła firmę Thales do nawiązania współpracy z Precision Micro w zakresie produkcji sprężyn giętkich wykorzystywanych w chłodnicach o długiej żywotności, w tym tych stosowanych w przestrzeni kosmicznej.

Thales Cryogenics

Firma Thales Cryogenics B.V. została założona w 2000 r., ale jej korzenie sięgają późnych lat 40. ubiegłego wieku, kiedy to była działem dostawcy zaawansowanego technologicznie sprzętu Signaal USFA.

Obecnie jest wiodącym deweloperem i producentem specjalistycznego sprzętu kriogenicznego, z biurami i zakładami produkcyjnymi zlokalizowanymi w Holandii.

Jej doświadczenie polega na oferowaniu najbardziej wszechstronnej gamy produktów kriogenicznych do zastosowań wojskowych, cywilnych i kosmicznych.

Rozwój sprężyny giętkiej kriokoolera

Krytyczny charakter tego komponentu był kluczem do wyboru procesu trawienia fotochemicznego Precision Micro jako preferowanej metody produkcji.

Nie ma bardziej ekstremalnego środowiska niż przestrzeń kosmiczna, która wymaga, aby części i komponenty nie tylko działały zgodnie z przeznaczeniem, ale także przez dłuższy czas.

Jako proces produkcyjny, trawienie chemiczne ma jedną kluczową cechę, która odróżnia je od innych technik: jeśli chodzi o integralność części, nie wpływa ani nie pogarsza właściwości materiału.

Pokonywanie zadziorów i odlewanie warstw

Specyficzna sprężyna giętka zastosowana w chłodnicy kriogenicznej została początkowo poddana obróbce elektroerozyjnej drutem, ale pozostawiło to niewielkie zadziory na częściach i odtworzone warstwy, które pogorszyłyby wydajność.

Proces ten był również kosztowny, zwłaszcza gdy wymagana była dodatkowa obróbka końcowa w celu usunięcia zadziorów.

Dokładność, powtarzalność i zgodność

Podczas gdy koszt jest zawsze istotnym czynnikiem przy ocenie technologii produkcyjnych, w przypadku produkcji niszowych i wysoce krytycznych części może być on zastąpiony gwarantowaną jakością, powtarzalnością i zgodnością.

Takie względy miały kluczowe znaczenie dla niezawodności i żywotności chłodnic LSF i LPT firmy Thales, które firma produkuje dla różnych klientów w celu chłodzenia systemów czujników o wysokiej czułości, takich jak detektory promieniowania gamma, detektory termowizyjne i detektory spektroskopii podczerwieni do użytku w satelitach.

Zapewnienie niewielkiego lub zerowego zużycia podczas pracy

Ponieważ chłodnice liniowe zawierają tłoki poruszające się tam i z powrotem z częstotliwością około 50 Hz, zamontowanie ich na sprężynie elastycznej o sztywności promieniowej i niskiej sztywności osiowej jest niezbędne do bezstykowej pracy, ponieważ zapewnia niewielkie lub zerowe zużycie podczas użytkowania.

Firma Thales Cryogenics odkryła, że zgięcia wykonane w procesie trawienia chemicznego spełniają te wysokie wymagania i zachowują swoje właściwości nawet po ciągłej pracy.

Czystość specjalistycznego gatunku metalu zastosowanego w giętarce miała kluczowe znaczenie dla wyeliminowania potencjalnych miejsc pęknięć w ziarnie.

Było to osiągalne tylko dzięki wolnemu od zadziorów i naprężeń charakterowi trawienia chemicznego oraz szerokiemu zakresowi wiedzy specjalistycznej Precision Micro w zakresie trawienia metali.

Wnioski

Trawienie fotochemiczne jest dokładnie dostosowane do zastosowań, w których wymagane są małe, precyzyjne, złożone, bogate w funkcje części bez zadziorów i zmian związanych z naprężeniami w metalu.

Wykorzystanie cyfrowego oprzyrządowania do trawienia chemicznego zapewnia szybkie, tanie prototypowanie, które nie wymaga ponownej walidacji w produkcji.

W przypadku sprężyn giętkich produkowanych dla chłodnicy satelitarnej Thales Cryogenics, wszystkie te atrybuty połączyły się, aby wytrawianie było procesem produkcyjnym wybranym dla tego szczególnie krytycznego i wymagającego zastosowania.