[/billedtekst]
Det er ikke helt som at bede om 'Tea, Earl Grey, hot' og få en dampende drink til at dukke op, men næsten. Electron Beam Freeform Fabrication, udviklet ved NASAs Langley Research Center, er en ingeniørversion af science fiction-replikatoren på Star Trek. 'Du starter med en tegning af den del, du vil bygge, du trykker på en knap, og ud kommer delen,' sagde Karen Taminger, teknologileder for NASAs Fundamental Aeronautics Program.
Elektronstrålefri formfremstillingsproces. Billedkredit: NASA
Electron Beam Freeform Fabrication eller EBF3150 skaber dele til fly – ikke mad og drikke – og bruger en miljøvenlig byggeproces til at fremstille lagdelte metalgenstande. Denne teknik kan revolutionere luftfartsindustrien og kan også have anvendelser for fremtidens rumfartøjer og det medicinske samfund. Det kan bruges til at lave små, detaljerede dele eller store strukturelle stykker af flyvemaskiner.
EBF3150 arbejder i et vakuumkammer, hvor en elektronstråle er fokuseret på en konstant fødende metalkilde, som smeltes og derefter påføres lag for lag oven på en roterende overflade, indtil delen er færdig. En detaljeret 3-dimensionel tværsnitstegning af delen føres ind i enhedens computer, der giver information om, hvordan delen skal bygges indefra og ud. Dette styrer elektronstrålen og og indstrømningen af metal til at producere objektet og opbygger det lag for lag.
Kommercielle applikationer for EBF3150 er allerede kendt, og dets potentiale er allerede testet, sagde Taminger og bemærkede, at det er muligt, at nogle fly inden for få år vil flyve med dele fremstillet af denne proces.
De anvendte metaller skal være kompatible med elektronstrålen, så den kan opvarmes af energistrømmen og kortvarigt omdannes til flydende form. Aluminium er et ideelt materiale til at blive brugt, men andre metaller kan også bruges. Faktisk kan EBF3150 håndtere to forskellige kilder til råmaterialemetallet på samme tid, enten ved at blande dem sammen til en unik legering eller ved at indlejre et materiale i et andet, såsom at indsætte en streng af fiberoptisk glas inde i en aluminiumsdel, muliggør placering af sensorer i områder, der var umulige før, sagde Taminger.
strukturel metaldel fremstillet af EBF3. Billedkredit: NASA
Mens EBF3-udstyret, der er testet på jorden, er ret stort og tungt, blev en mindre version skabt og med succes testfløjet på et NASA-jetfly, der bruges til at give forskere korte perioder med vægtløshed. Det næste skridt er at flyve en demonstration af hardwaren på den internationale rumstation, sagde Taminger.
Fremtidige månebasebesætninger kunne bruge EBF3 til at fremstille reservedele efter behov, i stedet for at stole på en forsyning af dele opsendt fra Jorden. Astronauter kan måske udvinde fodermateriale fra månejorden eller endda genbruge brugte landgangsfartøjer ved at smelte dem.
Men det umiddelbare og største potentiale for processen er i luftfartsindustrien, hvor store strukturelle segmenter af et passagerfly, eller huse til en jetmotor, kunne fremstilles for omkring $1.000 per pund mindre end konventionelle midler, sagde Taminger.
Enheden er miljøvenlig, fordi dens unikke fremstillingsteknik reducerer mængden af affald. Normalt kan en flybygger starte med en 6.000-pund blok af titanium og bearbejde den ned til en 300-pund del, hvilket efterlader 5.700 pounds af materiale, der skal genbruges og bruge flere tusinde liter skærevæske, der bruges i processen.
'Med EBF3 kan du bygge den samme del op ved at bruge kun 350 pund titanium og bearbejde kun 50 pund for at få delen i sin endelige konfiguration,' sagde Taminger. 'Og EBF3-processen bruger meget mindre elektricitet til at skabe den samme del.'
Mens de første dele til luftfartsindustrien vil være enkle former, kan udskiftning af dele, der allerede er designet, fremtidige dele designet fra bunden med EBF3150-processen i tankerne føre til forbedringer i jetmotoreffektivitet, brændstofforbrændingshastighed og komponentlevetid.
'Der er en masse kraft i at være i stand til at bygge din del op lag for lag, fordi du kan få indre hulrum og kompleksiteter, som ikke er mulige med bearbejdning fra en solid blok af materiale,' sagde Taminger.
For mere information, se Karen Tamingers præsentation om EBF3150.
Kilde: NASA