NASAs Mars-Rover-Mission: Wichtige Smart-Manufacturing-Erkenntnisse

NASA landete im Februar einen weiteren Rover auf dem Mars, dank der Arbeit und Führung von Adam Steltzner. SMEs Smart Manufacturing interviewte ihn kurz darauf – gerade als er vom Telefonat mit US-Präsident Joe Biden auflegte.

Adam, was waren die interessantesten Dinge, die Sie bei der Vorbereitung der Perseverance-Mission lernten?

Erstens, dass man eine Menge vom Home-Office aus erledigen kann. Zweitens, dass es viele Dinge gibt, die mit Ihrem Home-Office und dem, was Sie tun können, nicht stimmen. Drittens, dass ein dediziertes Team von Individuen wirklich zusammenrücken und etwas über die Ziellinie schieben kann. Ich war besorgt, als die Pandemie zuschlug, dass wir es nicht zum Launch schaffen würden, und wir haben es geschafft. Seit der Landung haben wir gelernt, dass unsere Planung genau auf dem Punkt war. Wir bekamen ein Haufen Video vom Landeprozess zurück. Und wir konnten Dinge sehen, die wir noch nie zuvor gesehen haben – und es sah sehr ähnlich aus, wie wir es uns vorgestellt hatten. Das war auch sehr befriedigend.

Hätte die Mission ohne Smart Manufacturing Erfolg gehabt?

Absolut nicht. Es gibt allerlei Stellen, wo wir unser Fertigungs-Spiel hochziehen müssen. Am bemerkenswertesten: Stellen, wo wir additive Arbeit machen, einige unserer Elektronik-Bemühungen. Im Ingenuity-Hubschrauber nutzen wir Stückteile aus kommerziell verfügbarer Handytechnologie, und die sind smart manufactured für Effizienz und Durchsatz. Smart Manufacturing ist sehr wichtig. Es ist Teil davon, „smart“ zu sein.

Erzählen Sie uns mehr über die Rolle, die additive Fertigung spielte.

Wir haben mehrere Teile am Spacecraft, die einfach keinen guten Sinn ergaben. Ihre Designs werden von Form, von Geometrie getrieben. Ein großartiges Beispiel wären einige der Kalibrierziele, die wir für unsere Kameras nutzen. Wir würden sie gerne aus Titan machen, aber wir brauchen sie nicht aus einem einzelnen, monolithischen Schmiedestück ausgehöhlt, weil wir die mechanischen Eigenschaften nicht brauchen. Also ist ein additiver Ansatz eine großartige Lösung.

Wir machen noch den Switch zu additiven Techniken. Was wir bauen, neigt dazu, hohe Anforderungen an Strength-to-Weight zu haben, und hohe Anforderungen an verlässliches, verifizierbares Strength-to-Weight. Also schauen wir nach vorne zu Applikationen für Additive in jenen Domänen, während wir lernen, wie wir sicherer in unseren mechanischen Eigenschaften der additiven Elemente werden können.

Weil Strength-to-Verifiable-Weight eines der wichtigsten Dinge ist, auf die Sie schauen müssen?

Ja. Und es gibt Zeiten, wo man eine Sache nicht subtraktiv zerspanen kann und all das Material herausbekommt, das man vielleicht rausbekommen würde. Und man kann einen additiven Ansatz machen und am Ende etwas haben, das die richtige Menge Material an den richtigen Stellen hat. Das ist ein großer Bonus für uns.

Wie viel Unterschied machen ein paar extra Pfunde in einer Mission wie dieser?

Es gibt verschiedene Wege, darüber nachzudenken, was Masse uns kostet. Auf einer Ebene könnte man sagen: Wir haben ca. 200 Millionen $ für unser Launch Vehicle ausgegeben. Und das brachte ein bisschen über 1.000 – 1.025 kg Rover auf die Marsoberfläche. Das ist काफी viel Dollar pro Kilo. Also zählt jedes Kilo.

Das tut ihm nicht mal gerecht, weil wir nur eine bestimmte Menge Material, eine bestimmte Masse, auf die Marsoberfläche liefern können. Also wenn wir 100 Kilo drüber gewesen wären, hätten wir den Job nicht erledigt bekommen. Also ist Masse paramount. Die Raketengleichung ist ein harter Meister. Sie verlangt, dass die Payload – das Ding oben auf der Rakete, das wir gebaut haben – das kleinste, leichteste mögliche Ding ist, das es sein kann.

Wir verstehen, dass die Leiterplatte, die mit den Kameras arbeitet, wichtig war. Und wir haben von Tempo Automation gehört, die das Board vor Produktion simulierte. Warum waren das gute Ideen?

Wir müssen verstehen, dass das, was wir bauen und zusammenbauen, den Job erledigen wird. Wir fertigen auf verschiedene Weisen, einschließlich, leider, einiger sehr altmodischer Lötkolben und White-Wire. Aber wir müssen verstehen, dass unsere Designs viable sind und die Anforderungen erfüllen. Alles, was wir tun – von Stift und Papier bis zu modernen Smart-Manufacturing-Techniken, einschließlich Simulation der Schaltungen – ist essenziell für uns zu wissen, dass, wenn wir dieses Ding zusammenbauen, es den Job erledigen wird.

Welche anderen Smart-Manufacturing-Fortschritte sind aus Perseverance entstanden?

Wir nutzen viele vendor-gesourcte Sub-Assemblies – im Ingenuity-Hubschrauber, in den Kamerasystemen für Eintritte und Landungen, und sogar innerhalb einiger unserer Instrumente. Und all jene nutzen eine Vielfalt an Smart-Manufacturing-Techniken, um unsere Kosten und Zeitplan zu erfüllen.

Wir suchen auch zunehmend nach Gelegenheiten, terrestrische Consumer-Elektronik in neuartigen Weisen zu exploitieren. Wie Multi-Voting, um Issues mit Strahlungsintoleranz, temporären Single-Event-Upsets zu vermeiden.

Also lehnen wir uns mehr und mehr auf Materialien, die für terrestrische Applikationen hergestellt werden – und jene Fertigungsströme nutzen heavy Smart-Manufacturing-Techniken, weil die terrestrische Applikation so wettbewerbsintensiv ist.

Wir lieben diese Materialien, weil wir die Zuverlässigkeit sehr gut verstehen.

Wir nutzen Qualcomms Snapdragon Chip aus dem Handy. Der war in ein paar Millionen Handys draußen. Es ist sehr schwer, diese Art von Testprogramm durch Zeit oder Einheiten zu kaufen, wenn man Zeug custom baut. In der Zukunft denke ich, werden Sie sehen, dass wir in andere Fertigungsströme hineingreifen – Fertigungsströme, die selbst sehr Schlüssel-Nutzer von Smart-Manufacturing-Techniken sind.

Also fließen die Lektionen in beide Richtungen?

Ich denke, sie werden. Ich meine, sicherlich in einem Applikationssinn, bekommen Leute zu sehen, neuartige Weisen, Smart Manufacturing in etwas so schönem und magnificentem wie unserem großen, fetten Rover anzuwenden.

Was sonst noch über die Mission möchten Sie hinzufügen, Adam?

Wir finden weiterhin neue Applikationen für Smart-Manufacturing-Techniken in der Entwicklung unserer Spacecraft. Ich denke, mit jeder nachfolgenden Mission werden wir mehr Inklusion von Smart-Manufacturing-Techniken sehen, am bemerkenswertesten im mechanischen Bau und für additive Fertigung. Also sind wir begeistert und schauen nach vorne zu unserer Zukunft.