前沿科技之電子束無模成形制造技術

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Fabrication（EBF3），電子束無模成形制造技術。是目前最為先進的直接制造技術（Direct Manufacturing），它可以從計算機3D模型直接成型出機械零件。與現有的快速成型技術（RP,rapid prototyping）不同的是，EBF3技術可以直接成型鈦（titanium）、鎳（ nickel）、不銹鋼（stainless steel）和其它有較高熔點的合金（refractory alloys）零件。EBF3將改變傳統的金屬加工制造模式，隨著這一技術的進一步成熟，EBF3將首先應用于航空制造業、軍工制造業和汽車制造業，大大縮短零件制造周期，減少原材料浪費，降低成本；并且有利于太空零件加工和空間設備維修。
美國宇航局蘭利研究中心(NASA Langley Research Center)日前對外演示了這項新技術。據了解，NASA已經獲得了這項目技術的發明專利(#7,168,935)，其它相關專利正在申請中，美國Sciaky Inc等公司為EBF3技術的合同商。
EBF3,電子束無模成形系統見圖dd
EBF3制造出的樣件見圖ee
EBF3真空室見圖ff
2 r! M5 P0 s2 t2 z, O" r( o  bEBF3控制面板見圖gg
* Z( R0 I7 n2 [: DEBF3 主要技術參數
      Current build volume:6 in. x 6 in. x 6 in. (15.24 cm x 15.24 cm x 15.24
" }- P! A# a# Z* U, zcm)
2 `) W1 Y7 h" u; Z      Maximum build size: 6 in. x 6 in. x 6 in. (15.24 cm x 15.24 cm x 15.24 cm)
      Layer thickness: 0.02 in. – 0.05 in. (0.5 mm – 1.27 mm)
      E-beam scan speed:Not applicable
  P# o/ v1 u! a5 y9 O" Q      Deposition rate:5 cubic in. per hour (80 cubic cm per hour)
. t5 [6 ^" |/ a% i0 P% V' A      E-beam positioning accuracy:±0.005 in. (±0.127 mm)
      Part accuracy:±0.1 in. (±2.54 mm) has been demonstrated, and experience
                          suggests that accuracy of ±0.05 in. (±1.27 mm) could eventually be
                           achieved
      Calibration:Automatic
" n6 n# z  T5 C8 N" H/ S      Cooling:Automatic
      Power supply:Max: 30 kV, 100 mA, 3 kW
$ {" h2 H: @  ~6 H/ Z      Size:Standard 19-in. (48.26-cm) rack-mounted controls
( U8 l1 h3 r9 Y$ |      Chamber option 1: 32 in. W x 42 in. H x 32 in. D
      (107 cm W x 107 cm H x 81 cm D)
& N4 K; h- |8 w( U( W* @! _: n& f  ~      Chamber option 2: 24 in. diameter x 24 in. high
      (61 cm x 61 cm)
8 e9 J5 T0 _, u  c5 i      Total system weight: 350 lbs. (160 kg)
$ {/ v" W# S: S: r% V/ R: d* h9 D4 x      Process computer:PC, XP, LabVIEW Interface
- `% R. }$ D: d& x+ p% ]      CAD interface:Standard: STL or other engineering CAD/CAM (ProE, CATIA,
! C2 X  L; T* j7 E% Y( d                            FeatureCAM, MasterCAM)
7 Y0 }# J: {1 ~7 `) Z% S      Network:Ethernet: 10/100
      Certification:NASA’s partners are seeking aerospace certification

pawoma1983101

好厲害的啊

leftwall

不錯，有前途，電子可以激光應該也行吧

老徐

直接制造技術（Direct Manufacturing）？未來的發展莫非就是一臺電腦加一套這樣的設備，包攬全部機加工嗎？

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蘭利研究中心（Langley Research Center）位于美國弗吉尼亞州漢普頓的蘭利空軍基地，其前身是國家航空咨詢委員會于1917年建立的第一個實驗室。蘭利研究中心當時稱為"蘭利航空實驗室"，1958年美國宇航局成立后改為現在的名字。
8 r6 g9 o/ X  M) q　　蘭利研究中心的名字是為了紀念倒霉的塞繆爾·皮爾龐特·蘭利（1834～1906）。蘭利是19世紀80年代后期美國著名的天文學家之一，曾任美國聲名顯赫的科學組織史密森學會主席20年。雖然蘭利在研制第一架飛行器的競爭上，敗給了萊特兄弟，但早在1896年蘭利就制造出了有動力的飛機。蘭利制造的蒸汽動力模型飛機就曾成功地飛越了1200米的距離，那是十分了不起的，因為那可是用馬達驅動的飛機第一次成功飛行.
. H  j4 B4 `2 ^$ N8 g6 H, R    美國國家航空咨詢委員會1917年動工興建的第一個實驗室，就被命名為"蘭利航空實驗室"，以紀念這位"先飛"的"笨"鳥。而且，蘭利試圖在船上發動飛機的驚世駭俗之舉，為后來的美國海軍提供了創意。1922年，美國第一艘搭載飛機、供飛機起落的巨型怪船就被命名為"蘭利"號航空母艦。該航空母艦于1942年不幸被日軍擊沉。蘭利以其勇敢和多方面的才能獲得了后人的認可。
美國宇航局蘭利研究中心是美國最早的航空研究機構。美國有許多航空航天方面的科學家、工程師、高級管理人才都曾在該中心工作過，所以蘭利研究中心像老母雞一樣，有"蘭利老媽"之美譽。
5 l. j" i( I" R; s+ Y- t4 a5 U      蘭利研究中心的主要任務是從事航空航天技術的基礎研究，其中航空研究在蘭利中心的研究工作中所占比例最大。其研究領域廣泛，包括空氣動力學、聲學和降噪、航天飛機結構及材料、信息系統、空氣熱力學、航空電子、環境監測、傳感器技術、遠程飛機、專用飛機等。蘭利研究中心每年都會向政府機構、工業界、大學提供大量設備支援。

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電子束無模成形制造器其實是一款自動成形和焊接機器，造價250萬美元，或將給飛機和航天器零部件的制造方式帶來革命性變革。　　據介紹，專家可以先通過電腦繪制一個三維物體圖。三維圖被分成可由電子束追蹤的多個層。與此同時，鋁、鈦等金屬絲將被輸送至電子束中，用于構建這些分層。電子束釋放的熱量(溫度可達3000度)會暫時使金屬發生液化，然后使其變成任何需要的外形。負責這項研究的蘭利研究中心材料工程師卡倫·塔米戈(Karen Taminger)說：“你可以將零部件畫出來直接制造。”
　　日前，塔米戈在蘭利中心的一個倉庫內現場演示了這項技術。通過舷窗，可以對電子束無模成形制造器的工作流程有初步的了解。在一個看上去像是激光器的裝置里面，電子束在鋁板周圍來回移動。在工程師對整個過程的十多次重復演示中，激光束幾乎沒有發出任何聲音。10分鐘以后，借助液壓技術，工程師將該裝置的門打開，露出了焊接在板子上的一個高四分之一英寸(約合6.35毫米)的鋁條。
; w$ O) Y- T8 ?0 u" F7 y- }　　塔米戈說，雖然沒有像太空火箭那般給人留下深刻印象，但演示過程仍展現了電子束的巨大潛力。例如，用傳統制造方法加工一個300磅(約合136公斤)的零件，可能要用到6000磅(約合2720公斤)的鈦塊；而電子束無模成形制造器耗用350磅(約合158公斤)的鈦就能制出相同的部件。這些鈦廢料還需要回收才能循環使用，整個過程耗資巨大，需要數千加侖的切削液。
     塔米戈說：“從環境角度講，你耗費了大量原料。”據塔米戈介紹，電子束有望減少用以零件加工的原料消耗，另外耗電量也會降低。這也是洛克希德·馬丁等飛機制造商已在使用類似技術的原因。
9 R+ Z9 p( [+ M9 @- D
! K: v% p# P4 q. j$ Y下圖左是在工廠車間加工的宇宙飛船模型，下圖右則是采用電子束無模成形制造器制造的宇宙飛船模型。后者是中空的，使用的金屬材料更少，因此，整體上更輕。

避雨瀑布下

弗吉尼亞風景不錯,
老米善于玩材料,尤其是特殊材料,

earthling1983

看上去好像比較粗糙！