Elektronstråle friformstillverkning
Elektronstrålefri formtillverkning ( EBF 3 ) är en additiv tillverkningsprocess som bygger nästan nätformade delar. Det kräver mycket mindre råmaterial och ytbearbetning än traditionella tillverkningsmetoder. EBF 3 görs i en vakuumkammare där en elektronstråle fokuseras på en ständigt matande källa av metall, som smälts och appliceras som krävs av en tredimensionell skiktad ritning - ett skikt i taget - ovanpå en roterande metallic substrat tills delen är färdig.
Historia
Användningen av elektronstrålesvetsning för additiv tillverkning utvecklades först av Vivek Davee 1995 som en del av hans doktorsavhandling vid MIT . Processen hänvisades till som elektronstrålefast friformtillverkning (EBSFF). Ett team vid NASA Langley Research Center (LaRC) under ledning av Karen Taminger utvecklade processen och kallade den elektronstrålefri formtillverkning (EBF 3 ). EBF 3 är en NASA-patenterad additiv tillverkningsprocess utformad för att bygga delar i nästan nätform som kräver mindre råmaterial och ytbearbetning än traditionella tillverkningsmetoder. EBF 3 är en process genom vilken NASA planerar att bygga metalldelar i miljöer med noll tyngdkraft ; denna skiktadditiva process använder en elektronstråle och en solid trådmatningsmaterial för att tillverka metalldelar. Framtida mån- eller marsbaserade besättningar kanske kan använda EBF 3 för att tillverka reservdelar på plats utan att förlita sig på delar som lanseras från jorden, kanske till och med bryta råvaror från lokala jordar. Enligt forskare vid NASA LaRC finns den största potentialen för processen inom flygindustrin där enorma minskningar av biprodukter från bearbetningsavfall bör kunna uppnås. Normalt kan en flygplansbyggare börja med ett 6 000-pundsblock av titan och bearbeta det till en 300-pundsdel, vilket lämnar 5 700 pounds av material som måste återvinnas och använda flera tusen liter skärvätska som används i processen. Enligt Taminger, "Med EBF3 kan du bygga upp samma del med bara 350 pund titan och bearbeta bara 50 pund för att få delen i sin slutliga konfiguration. Och EBF3-processen använder mycket mindre elektricitet för att skapa samma del." 30 år sedan.
Bearbeta
Det operativa konceptet för EBF 3 är att bygga en metalldel i nästan nätform direkt från en datorstödd design ( CAD)-fil. Nuvarande datorstödda bearbetningsmetoder börjar med en CAD-modell och använder en postprocessor för att skriva bearbetningsinstruktionerna (G-kod) som definierar de skärverktygsbanor som behövs för att tillverka detaljen. EBF 3 använder en liknande process, som börjar med en CAD-modell, reducerar den numeriskt till lager och använder sedan en postprocessor för att skriva G-koden som definierar deponeringsvägen och processparametrar för EBF 3- utrustningen . Den använder en fokuserad elektronstråle i en vakuummiljö för att skapa en smält pool på ett metalliskt substrat. Strålen förflyttas av ytan på substratet medan metalltråden matas in i den smälta poolen. Avsättningen stelnar omedelbart efter att elektronstrålen har passerat och har tillräcklig strukturell styrka för att stödja sig själv. Sekvensen upprepas på ett skiktadditivt sätt för att producera en nästan nätformad del som endast behöver slutbearbetas. EBF 3 -processen är skalbar för komponenter från bråkdelar av en tum till tiotals fot i storlek, begränsad främst av storleken på vakuumkammaren och mängden tillgänglig trådmatning.