Det er ikke helt som å be om "Te, Earl Grey, hot" og å ha en dampende drink dukke opp, men nesten. "Du starter med en tegning av delen du vil bygge, du trykker på en knapp, og ut kommer delen," sa Karen Taminger, teknologiledelsen for NASAs grunnleggende luftfartsprogram.
Electron Beam Freeform Fabrication eller EBF3150 skaper deler til fly - ikke mat og drikke - og bruker en miljøvennlig byggeprosess for å produsere lagdelte metallgjenstander. Denne teknikken kan revolusjonere luftfartsindustrien og kan ha bruksområder for det fremtidige romfartøyet og det medisinske samfunnet også. Den kan brukes til å lage små, detaljerte deler eller store konstruksjonsstykker med fly.
EBF3150 fungerer i et vakuumkammer, der en elektronstråle er fokusert på en konstant matingskilde av metall, som smeltes og deretter påføres lag for lag på toppen av en roterende overflate til delen er komplett. En detaljert tredimensjonal tverrsnittstegning av delen mates inn i enhetens datamaskin, og gir informasjon om hvordan delen skal bygges fra innsiden og ut. Dette guider elektronstrålen og og tilstrømningen av metall for å produsere gjenstanden, og bygger den opp lag for lag.
Kommersielle applikasjoner for EBF3150 er allerede kjent, og potensialet er allerede testet, sa Taminger, og bemerker at det er mulig at i løpet av noen år vil noen fly fly med deler laget av denne prosessen.
Metallene som brukes, må være kompatible med elektronstrålen, slik at den kan varmes opp av energistrømmen og kort gjøres om til flytende form. Aluminium er et ideelt materiale som skal brukes, men andre metaller kan også brukes. Faktisk kan EBF3150 håndtere to forskjellige kilder til matematerialet samtidig, enten ved å blande dem sammen til en unik legering eller legge et materiale inni et annet, for eksempel å sette inn en tråd fiberoptisk glass i en aluminiumsdel, som muliggjør plassering av sensorer i områder som var umulige før, sa Taminger.
Mens EBF3-utstyret som er testet på bakken er ganske stort og tungt, ble en mindre versjon laget og med hell testet fløyet på en NASA-jet som brukes til å gi forskere korte perioder med vektløshet. Neste trinn er å fly en demonstrasjon av maskinvaren på den internasjonale romstasjonen, sa Taminger.
Fremtidige mannskapsbunnskaper kan bruke EBF3 til å produsere reservedeler etter behov, snarere enn å stole på en tilførsel av deler som ble lansert fra Jorden. Astronauter kan være i stand til å gruve fôrbestand fra månens jord, eller til og med resirkulere brukte landingsfartøystadier ved å smelte dem.
Men det umiddelbare og største potensialet for prosessen er i luftfartsindustrien der store strukturelle segmenter av et flyselskap, eller foringsrør for en jetmotor, kan produseres for rundt $ 1000 per kilo mindre enn konvensjonelle midler, sa Taminger.
Enheten er miljøvennlig fordi den unike produksjonsteknikken reduserer mengden avfall. Normalt kan en flybygger starte med en 6000 kilos titanblokk og maskinere den ned til en 300 kilos del, og etterlate 5 700 kilo materiale som må resirkuleres og bruke flere tusen liter kuttvæske brukt i prosessen.
"Med EBF3 kan du bygge opp den samme delen ved å bruke bare 350 pund titan og maskin bort bare 50 pund for å få delen inn i den endelige konfigurasjonen," sa Taminger. "Og EBF3-prosessen bruker mye mindre strøm for å lage den samme delen."
Mens de første delene for luftfartsindustrien vil være enkle former, kan erstatte deler som allerede er designet, fremtidige deler designet fra bunnen av med EBF3150-prosessen i tankene, kunne føre til forbedringer i jetmotoreffektivitet, drivstoffforbrenningshastighet og komponentens levetid.
"Det er mye kraft i å kunne bygge opp din del lag for lag fordi du kan få indre hulrom og kompleksiteter som ikke er mulig med maskinering fra en solid materialblokk," sa Taminger.
For mer informasjon, se Karen Tamingers presentasjon på EBF3150.
Kilde: NASA
