Kanada Frankrike Hawaii Telescope

Har du någonsin tittat på stjärnhimlen och undrat vad mer din CNC-maskin kan skapa? Greg Green fick möjlighet att ta reda på det när han började arbeta på Canada-France-Hawaii Telescope (CFHT) i Waimea på Hawaii.

Green är den enda mekaniska designern och instrumenttillverkaren för 3,6-metersteleskopet på toppen av Maunakea, en vilande vulkan. Han finns i en bakre byggnad på huvudkontoret i Kamula, där en maskinverkstad rymmer ett vertikalt CNC-bearbetningscenter och flera manuella verktyg, inklusive Bridgeport-fräsar, svarvar och planslipmaskiner.

Under de senaste 10 åren har Green ansvarat för att bearbeta delar för att upprätthålla och utöka kapaciteten hos anläggningens fem instrument.

CFHT är det äldsta teleskopet i Maunakea Observatories, ett samarbete mellan 12 icke-vinstdrivande institutioner som utgör den vetenskapligt mest produktiva platsen för astronomi i världen. Platsen erbjuder optimala förhållanden för högkvalitativ observation och datainsamling.

Maskinverkstaden har en 3-axlig vertikal CNC-bearbetningsmaskin av typen Cincinnati Arrow 500 från 1999. Green bearbetar delar som kamerahus och värmeväxlare i främst aluminium, men även i rostfritt stål, titan och Invar, en järn-nickellegering.

CFHT-instrument kostar miljontals dollar. Om en del behöver åtgärdas eller förbättras är Green involverad i utvecklingsprocessen från design till produktion. Han använder Mastercam för att framgångsrikt uppfylla strikta bearbetningskrav.

“Att ha egen maskinbearbetning är en sällsynthet”, säger han. “Våra ingenjörer kommer med mycket kreativa lösningar för att göra våra instrument bättre, och oftast kan jag implementera dem samma dag. Vi går igenom den här processen med att testa, omdesigna och tillverka nya komponenter hela tiden och till slut kommer vi fram till något som fungerar mycket bra.”

Instrumenten vid observatoriet är underkylda till 70 K, eller -334°F, för att förbättra signal/brusförhållandet. Maskinverkstaden ligger 60 mil bort på en betydligt lägre höjd med varmare temperaturer runt 75°F. Komponenterna måste fungera effektivt med stora termiska variationer och samtidigt hålla snäva toleranser som mäts i angström, eller en hundramiljondels centimeter.

“När vi följer något som rör sig över himlen – en asteroid som flyger förbi jorden eller en helt annan galax – rör sig vårt teleskop i samma takt som objektet rör sig över himlen”, säger Green. “Du kan föreställa dig att det blir lite krångligt.”

Ett av de mer utmanande projekten för Green var att skapa strukturella komponenter till en liten astrometrisk kamera som driver det stora teleskopet, ungefär som ett sikte på en pistol.

Vissa komponenter var så stora att de krävde fyra olika maskinuppställningar.

Green lade till hål i designen så att han kunde ansluta detaljen till en ytplatta med stift. Han indexerade sedan detaljen på fixturen för att komma åt de olika områdena för bearbetning.

Den färdiga konstruktionen bestod av kolfiberrör som var sammanfogade med en aluminiumände och bultade till en halv sfärisk fog.

Bearbetningsnoggrannheten är kritisk. Eventuella misstag skulle bli kostsamma och kräva extra material och leveranstid. De flesta resurser finns bara tillgängliga på fastlandet, inklusive reparationstjänster.

Eftersom varje del är unik använder Green simulering för att bevisa att programmeringen är korrekt. “Verifieringsfunktionen i programvaran är ovärderlig”, säger han. “Jag vet att min post som spottar ut G-koden är tillförlitlig och att det jag ser på skärmen är vad som kommer att hända på min maskin, så jag behöver inte skrota något som jag har arbetat med i en månad.”

Green tycker om variationen på CFHT. På planetens mest vetenskapligt produktiva plats för astronomi har han möjlighet att bearbeta delar som innehåller chips för miljoner dollar, allt med en 23 år gammal maskin, CAD/CAM-programvara och kreativa fixturer.

“Det här är det bästa jobb jag någonsin har haft”, säger Green. “Förmånerna och arbetsplatsen är fantastiska, och jag gör aldrig två av samma sak.”

Snabba fakta

• Använd produkt: Mastercam
• Industriell verksamhet: Flyg- och rymdindustrin, utbildning