Slimme productietips van NASA's laatste reis naar Mars

NASA landde in februari nog een rover op Mars, mede dankzij het werk en leiderschap van Adam Steltzner. Slimme productie van het MKB interviewde hem kort daarna, net toen hij de telefoon opnam met de Amerikaanse president Joe Biden.

Adam, wat waren de meest interessante dingen die je hebt geleerd tijdens je voorbereiding op de missie Perseverance?

Ten eerste dat je ontzettend veel kunt doen vanuit je thuiskantoor. Ten tweede, dat er veel dingen mis zijn met uw thuiskantoor en wat u kunt doen. Ten derde, dat een toegewijd team van individuen zich echt kan neerleggen en iets over de finish kan duwen. Ik maakte me zorgen toen de pandemie toesloeg dat we de lancering niet zouden halen, en dat hebben we gedaan. Sinds de landing hebben we geleerd dat onze planning precies goed was. We hebben een heleboel video's terug van het landingsproces. En we konden dingen zien die we nog nooit eerder hadden gezien - en het leek erg op hoe we ons hadden voorgesteld. Dat was ook erg bevredigend.

Zou de missie geslaagd zijn zonder slimme productie?

Absoluut niet. Er zijn allerlei plaatsen waar we ons maakspel ter sprake moeten brengen. Met name plaatsen waar we additief werk doen, sommige van onze elektronica-inspanningen. In de Ingenuity-helikopter gebruiken we onderdelen van in de handel verkrijgbare mobiele telefoontechnologie, en die zijn slim vervaardigd voor efficiëntie en doorvoer. Slim produceren is erg belangrijk. Het hoort bij 'slim' zijn.

Vertel ons meer over de rol die additive manufacturing heeft gespeeld.

We hebben verschillende onderdelen op het ruimtevaartuig die gewoon niet logisch waren. Hun ontwerpen worden gedreven door vorm, door geometrie. Een goed voorbeeld zijn enkele van de kalibratiedoelen die we voor onze camera's gebruiken. We zouden ze graag van titanium willen hebben, maar we hoeven het niet uit één enkel monolithisch smeedstuk te hollen, omdat we de mechanische eigenschappen niet nodig hebben. Een additieve benadering is dus een geweldige oplossing.

We maken nog steeds de overstap naar additieve technieken. Wat we bouwen, heeft de neiging om hoge eisen te stellen aan sterkte tot gewicht en een hoge vraag aan betrouwbare, verifieerbare sterkte aan gewicht. We kijken dus uit naar toepassingen voor additieven in die domeinen terwijl we leren hoe we zekerder kunnen zijn van onze mechanische eigenschappen van de additieve elementen.

Omdat kracht tot verifieerbaar gewicht een van de belangrijkste dingen is waar je naar moet kijken?

Ja. En er zijn momenten waarop je iets niet subtractief kunt bewerken en al het materiaal kunt krijgen dat je eruit zou kunnen halen. En je kunt een additieve benadering volgen en eindigen met iets dat de juiste hoeveelheid materiaal op de juiste plaatsen heeft. Dat is een grote bonus voor ons.

Hoeveel verschil maken een paar extra kilo's in een missie als deze?

Er zijn verschillende manieren om na te denken over wat massa ons kost. Op een bepaald niveau zou je dit kunnen zeggen:we hebben ongeveer $ 200 miljoen uitgegeven aan ons draagraket. En dat plaatste iets meer dan 1.000 - 1.025 kg rover op het oppervlak van Mars. Dat is nogal wat dollars per kilo. Elke kilo telt dus.

Dat doet het niet eens recht, want we kunnen maar een bepaalde hoeveelheid materiaal, een bepaalde hoeveelheid massa, naar het oppervlak van Mars brengen. Dus als we 100 kilo meer waren geweest, hadden we de klus niet kunnen klaren. Massa staat dus voorop. De raketvergelijking is een harde meester. Het vereist dat de nuttige lading - het ding bovenop de raket, dat is wat we hebben gebouwd - het kleinst en lichtst mogelijke ding is dat het kan zijn.

We begrijpen dat de printplaat die met de camera's werkt belangrijk was. En we hebben gehoord dat Tempo Automation het bord voor productie simuleert. Waarom waren dit goede ideeën?

We moeten begrijpen dat wat we gaan bouwen en samenstellen de klus gaat klaren. We produceren op verschillende manieren, waaronder helaas een zeer ouderwetse soldeerbout en witte draad. Maar we moeten begrijpen dat onze ontwerpen levensvatbaar zijn en aan de eisen zullen voldoen. Alles wat we doen - van pen en papier tot moderne slimme fabricagetechnieken, inclusief simulatie van de circuits - is essentieel voor ons, wetende dat wanneer we dit ding in elkaar zetten, het de klus gaat klaren.

Welke andere ontwikkelingen op het gebied van slimme productie zijn voortgekomen uit Perseverance?

We gebruiken veel subassemblages van leveranciers - in de Ingenuity-helikopter, in de camerasystemen voor de ingangen en landingen, en zelfs in sommige van onze instrumenten. En al deze gebruiken een verscheidenheid aan slimme productietechnieken om aan onze kosten en planning te voldoen.

We zoeken ook steeds meer naar mogelijkheden om terrestrische consumentenelektronica op nieuwe manieren te exploiteren. Zoals meervoudig stemmen, om problemen met stralingsintolerantie en tijdelijke verstoringen van één gebeurtenis te voorkomen.

We leunen dus steeds meer op materialen die zijn vervaardigd voor terrestrische toepassingen - en die productiestromen maken veel gebruik van slimme fabricagetechnieken omdat de terrestrische toepassing zo competitief is.

We houden van die materialen omdat we de betrouwbaarheid heel goed begrijpen.

We gebruiken de Snapdragon-chip van Qualcomm van de mobiele telefoon. Dat is uit in een paar miljoen mobiele telefoons. Het is heel moeilijk om dat soort testprogramma's in tijd of eenheden te kopen, wanneer je dingen op maat bouwt. Ik denk dat je in de toekomst zult zien dat we andere productiestromen gaan benaderen—productiestromen die zelf zeer belangrijke gebruikers zijn van slimme productietechnieken.

Dus de lessen vloeien in twee richtingen?

Ik denk dat ze dat zullen doen. Ik bedoel, zeker in de zin van de toepassing krijgen mensen nieuwe manieren te zien om slimme fabricage toe te passen in iets dat zo mooi en magnifiek is als onze grote, dikke rover.

Wat zou je nog meer willen toevoegen aan de missie, Adam?

We blijven nieuwe toepassingen vinden voor slimme fabricagetechnieken bij de ontwikkeling van ons ruimtevaartuig. Ik denk dat we bij elke volgende missie meer zullen zien van slimme fabricagetechnieken, met name in de mechanische bouw en voor additieve fabricage. We zijn dus enthousiast en kijken uit naar onze toekomst.