Kanada Francja Hawaje Teleskop

Czy kiedykolwiek patrzyłeś na ogrom gwiazd i zastanawiałeś się, co jeszcze może stworzyć Twoja maszyna CNC? Greg Green miał okazję się o tym przekonać, gdy dołączył do personelu Canada-France-Hawaii Telescope (CFHT) w Waimea na Hawajach.

Green jest jedynym projektantem mechanicznym i twórcą instrumentów dla 3,6-metrowego teleskopu na szczycie Maunakea, uśpionego wulkanu. Można go znaleźć w tylnym budynku siedziby głównej w Kamula, gdzie w warsztacie maszynowym znajduje się jedno pionowe centrum obróbcze CNC i kilka narzędzi ręcznych, w tym frezarki Bridgeport, tokarki i szlifierki powierzchniowe.

Przez ostatnie 10 lat Green był odpowiedzialny za obróbkę części w celu utrzymania i rozszerzenia możliwości pięciu instrumentów w zakładzie.

CFHT jest najstarszym teleskopem w Maunakea Observatories, współpracy 12 instytucji non-profit, które tworzą najbardziej produktywne naukowo miejsce dla astronomii na świecie. Lokalizacja ta zapewnia optymalne warunki do wysokiej jakości obserwacji i zbierania danych.

W warsztacie maszynowym znajduje się jedno 3-osiowe pionowe centrum obróbcze CNC Cincinnati Arrow 500 z 1999 roku. Green obrabia części, takie jak korpusy kamer i wymienniki ciepła, używając głównie aluminium z dodatkiem stali nierdzewnej, tytanu i Invar, stopu żelaza i niklu.

Instrumenty CFHT kosztują miliony dolarów. Jeśli część wymaga naprawy lub ulepszenia, Green jest zaangażowany w proces rozwoju od projektu do produkcji. Używa programu Mastercam, aby z powodzeniem spełniać surowe wymagania dotyczące obróbki.

“Własna obróbka skrawaniem to rzadkość” – powiedział. “Nasi inżynierowie wymyślają bardzo kreatywne rozwiązania, aby ulepszyć nasze instrumenty i zazwyczaj mogę je wdrożyć tego samego dnia. Nieustannie przechodzimy przez proces testowania, przeprojektowywania i tworzenia nowych komponentów, aż w końcu osiągamy coś, co działa bardzo dobrze”.

Instrumenty w obserwatorium są przechłodzone do 70 K, czyli -334°F, aby poprawić stosunek sygnału do szumu. Zlokalizowany 60 mil dalej warsztat maszynowy znajduje się na znacznie niższej wysokości i panują w nim cieplejsze temperatury, około 75°F. Komponenty muszą skutecznie działać przy dużych wahaniach temperatury, a także zachowywać wąskie tolerancje mierzone w angstremach, czyli setnych milionowych centymetra.

“Podczas śledzenia czegoś, co porusza się po niebie – asteroidy przelatującej obok Ziemi lub całej innej galaktyki – nasz teleskop porusza się w tempie, w jakim obiekt porusza się po niebie” – powiedział Green. “Można sobie wyobrazić, że sprawy stają się nieco skomplikowane”.

Jednym z trudniejszych projektów dla Greena było stworzenie elementów konstrukcyjnych dla małej kamery astrometrycznej, która napędza duży teleskop, podobnie jak celownik w broni.

Niektóre komponenty były tak duże, że wymagały czterech różnych konfiguracji maszyn.

Green dodał otwory do projektu, co pozwoliło mu połączyć część z płytą powierzchniową za pomocą kołków rozporowych. Następnie indeksował część na uchwycie, aby uzyskać dostęp do różnych obszarów obróbki.

Gotowa konstrukcja składała się z rur z włókna węglowego połączonych z aluminiowym końcem i przykręconych do półsferycznego złącza.

Dokładność obróbki ma kluczowe znaczenie. Wszelkie błędy byłyby kosztowne, wymagałyby dodatkowych materiałów i czasu wysyłki. Większość zasobów jest dostępna tylko na kontynencie, w tym usługi naprawcze.

Ponieważ każda część jest unikalna, Green wykorzystuje symulację, aby udowodnić dokładność programowania. “Funkcja Verify w oprogramowaniu jest bezcenna” – powiedział. “Wiem, że mój post, który wypluwa kod G, jest niezawodny, a to, co widzę na ekranie, jest tym, co wydarzy się na mojej maszynie, więc nie muszę wyrzucać czegoś, nad czym pracowałem przez miesiąc”.

Green lubi różnorodność w CFHT. W najbardziej naukowo produktywnym ośrodku astronomicznym na świecie ma okazję obrabiać części, które zawierają chipy warte miliony dolarów, a wszystko to przy użyciu 23-letniej maszyny, oprogramowania CAD/CAM i kreatywnego mocowania.

“To najlepsza praca, jaką kiedykolwiek miałem”, powiedział Green. “Korzyści i lokalizacja są niesamowite i nigdy nie robię dwóch takich samych rzeczy”.

Szybkie fakty

• Używany produkt: Mastercam
• Przemysł: Lotnictwo i kosmonautyka, Edukacja