To nie jest tak, jakby poprosić o „Herbatę, Earl Grey, gorący” i mieć parującego drinka, ale prawie. „Zaczynasz od narysowania części, którą chcesz zbudować, naciskasz przycisk i wychodzi ta część”, powiedziała Karen Taminger, lider technologiczny w programie Fundamental Aeronautics NASA.
Wytwarzanie swobodnych wiązek elektronów lub EBF3150 tworzy części do samolotów - nie żywność i napoje - i wykorzystuje przyjazny dla środowiska proces budowy do produkcji warstwowych przedmiotów metalowych. Ta technika może zrewolucjonizować przemysł lotniczy i może mieć zastosowanie również w przyszłych statkach kosmicznych oraz w społeczności medycznej. Można go używać do wykonywania małych, szczegółowych części lub dużych elementów konstrukcyjnych samolotów.
EBF3150 działa w komorze próżniowej, w której wiązka elektronów skupia się na stale zasilającym źródle metalu, który jest topiony, a następnie nakładany warstwa po warstwie na wierzchu obracającej się powierzchni, aż do ukończenia części. Szczegółowy trójwymiarowy rysunek przekroju części jest podawany do komputera urządzenia, dostarczając informacji o tym, jak należy zbudować część od wewnątrz. Prowadzi to wiązkę elektronów i napływ metalu do wytworzenia obiektu, budując go warstwa po warstwie.
Taminger powiedział, że komercyjne zastosowania EBF3150 są już przetestowane, a jego potencjał już przetestowany, zauważając, że za kilka lat niektóre samoloty będą latać z częściami wykonanymi w tym procesie.
Zastosowane metale muszą być kompatybilne z wiązką elektronów, aby można ją było ogrzać strumieniem energii i na krótko przekształcić w postać płynną. Aluminium jest idealnym materiałem do zastosowania, ale można również stosować inne metale. W rzeczywistości EBF3150 może obsługiwać dwa różne źródła surowca w tym samym czasie, albo przez zmieszanie ich razem w unikalny stop lub osadzenie jednego materiału w drugim, na przykład wstawienie pasma włókna światłowodowego do części aluminiowej, umożliwiając umieszczanie czujników w obszarach, które wcześniej były niemożliwe, powiedziała Taminger.
Podczas gdy sprzęt EBF3 testowany na ziemi jest dość duży i ciężki, stworzono mniejszą wersję i pomyślnie przetestowano na odrzutowcu NASA, który służy badaczom do krótkich okresów nieważkości. Kolejnym krokiem jest pokaz demonstracji sprzętu na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej, powiedział Taminger.
Przyszłe załogi bazy księżycowej mogłyby wykorzystywać EBF3 do produkcji części zamiennych w razie potrzeby, zamiast polegać na dostawie części wystrzeliwanych z Ziemi. Astronauci mogą być w stanie wydobywać zasoby z księżycowej gleby, a nawet poddawać recyklingowi używane etapy lądowania, topiąc je.
Ale bezpośrednim i największym potencjałem tego procesu jest przemysł lotniczy, w którym główne segmenty konstrukcyjne samolotu lub obudowy silnika odrzutowego mogłyby zostać wyprodukowane za około 1000 USD za funt mniej niż konwencjonalne środki, powiedział Taminger.
Urządzenie jest przyjazne dla środowiska, ponieważ jego unikalna technika produkcji ogranicza ilość odpadów. Zazwyczaj konstruktor samolotów mógłby zacząć od bloku tytanu o masie 6000 funtów i obrabiać go do części 300 funtów, pozostawiając 5700 funtów materiału, który należy poddać recyklingowi i zużyć kilka tysięcy galonów płynu tnącego zastosowanego w tym procesie.
„Dzięki EBF3 możesz zbudować tę samą część przy użyciu zaledwie 350 funtów tytanu i obrabiać zaledwie 50 funtów, aby wprowadzić tę część do ostatecznej konfiguracji”, powiedział Taminger. „A proces EBF3 zużywa znacznie mniej energii elektrycznej do stworzenia tej samej części”.
Podczas gdy początkowe części dla przemysłu lotniczego będą miały proste kształty, zastępując już zaprojektowane części, przyszłe części zaprojektowane od podstaw z myślą o procesie EBF3150 mogą doprowadzić do poprawy wydajności silnika odrzutowego, szybkości spalania paliwa i żywotności części.
„Jest duża moc w budowaniu części warstwa po warstwie, ponieważ można uzyskać wewnętrzne wnęki i złożoności, które nie są możliwe przy obróbce z solidnego bloku materiału”, powiedział Taminger.
Aby uzyskać więcej informacji, obejrzyj prezentację Karen Taminger na temat EBF3150.
Źródło: NASA
