Det er ikke helt som at anmode om "Te, Earl Grey, hot" og få en dampende drink til at vises, men næsten. ”Du starter med en tegning af den del, du vil bygge, du trykker på en knap, og den kommer ud,” sagde Karen Taminger, teknologiledelsen for NASAs grundlæggende luftfartsprogram.
Electron Beam Freeform Fabrication eller EBF3150 skaber dele til fly - ikke mad og drikke - og bruger en miljøvenlig byggeproces til fremstilling af lagdelte metalgenstande. Denne teknik kan revolutionere luftfartsindustrien og kan også have applikationer til det fremtidige rumfartøj og det medicinske samfund. Det kan bruges til at fremstille små, detaljerede dele eller store strukturelle stykker fly.
EBF3150 fungerer i et vakuumkammer, hvor en elektronstråle er fokuseret på en konstant fødningskilde af metal, der smeltes og derefter påføres lag for lag på toppen af en roterende overflade, indtil delen er færdig. En detaljeret 3-dimensionelt tværsnits tegning af delen indføres i enhedens computer, der giver information om, hvordan delen skal bygges indefra og ud. Dette styrer elektronstrålen og og tilstrømningen af metal til at fremstille genstanden og opbygge den lag for lag.
Kommercielle applikationer til EBF3150 er allerede kendt, og dets potentiale er allerede testet, sagde Taminger, og bemærkede, at det er muligt, at inden for et par år vil nogle fly flyve med dele fremstillet ved denne proces.
De anvendte metaller skal være kompatible med elektronstrålen, så den kan opvarmes af energistrømmen og kort omdannes til flydende form. Aluminium er et ideelt materiale, der skal bruges, men andre metaller kan også bruges. Faktisk kan EBF3150 håndtere to forskellige kilder til fodermaterialet på samme tid, enten ved at blande dem sammen til en unik legering eller indlejre et materiale inde i et andet, såsom at indsætte en tråd af fiberoptisk glas i en aluminiumsdel, hvilket muliggør placering af sensorer i områder, der var umulige før, sagde Taminger.
Mens EBF3-udstyr, der er testet på jorden, er forholdsvis stort og tungt, blev der oprettet en mindre version og med succes testet fløjet på en NASA-jet, der bruges til at give forskerne korte perioder med vægtløshed. Det næste skridt er at flyve en demonstration af hardware på den internationale rumstation, sagde Taminger.
Fremtidige besætninger på månebasis kunne bruge EBF3 til at fremstille reservedele efter behov snarere end at stole på en forsyning med dele, der er lanceret fra Jorden. Astronauter er muligvis i stand til at udnytte foderbestand fra månens jord eller endda genbruge brugte landingsfartøjer ved at smelte dem.
Men det øjeblikkelige og største potentiale for processen er inden for luftfartsindustrien, hvor større strukturelle segmenter af en flyvemaskine, eller foringsrør til en jetmotor, kunne fremstilles for omkring $ 1.000 pr. Pund mindre end konventionelle midler, sagde Taminger.
Enheden er miljøvenlig, fordi dens unikke fremstillingsteknik reducerer mængden af affald. Normalt starter en flybygger med en 6.000-kilos titanblok og maskiner den ned til en 300-kilos del, hvilket efterlader 5.700 pund materiale, der skal genanvendes, og ved hjælp af flere tusinde gallons skærevæske brugt i processen.
"Med EBF3 kan du opbygge den samme del ved kun at bruge 350 pund titanium og maskine væk kun 50 pund for at få delen i sin endelige konfiguration," sagde Taminger. ”Og EBF3-processen bruger langt mindre elektricitet til at skabe den samme del.”
Mens de første dele til luftfartsindustrien vil være enkle former, kan erstatning af allerede designede dele, fremtidige dele designet fra bunden med EBF3150-processen i tankerne kunne føre til forbedringer i jetmotoreffektivitet, brændstofforbrændingshastighed og komponenters levetid.
"Der er en masse kraft i at være i stand til at opbygge din del lag for lag, fordi du kan få indre hulrum og kompleksiteter, som ikke er muligt ved bearbejdning fra en solid blok af materiale," sagde Taminger.
For mere information, se Karen Tamingers præsentation på EBF3150.
Kilde: NASA
