Производство электронно-лучевой плавкой (EBFȝ)

Предназначение


Специалисты НАСА проводят испытания экспериментальной установки в условиях искусственной невесомости

Производство произвольных форм электронно-лучевой плавкой (EBFȝ) – новаторский метод аддитивного производства, разработанный Исследовательским центром NASA в Лэнгли (LaRC) под руководством Карен Тамингер. Технология EBFȝ нацелена на аддитивное производство комплексных моделей с пониженным по сравнению с традиционными методами расходом материалов и практическим отсутствием необходимости механической обработки. Разработка технологии ведется на протяжении более чем десятилетия в сотрудничестве с другими исследовательскими центрами NASA (JSC, GRC, GSFC и MSFC), федеральными агентствами и частной аэрокосмической промышленностью США. NASA надеется использовать EBFȝ для производства металлических частей в условиях отсутствия гравитации. Метод использует электронные пучки высокой мощности для последовательного наплавления материалов в форме металлической проволоки. Технологические особенности электронно-лучевой плавки, наряду с экологичностью и эффективностью, делают процесс привлекательным для использования в космосе.

Технология

Аддитивное производство включает в себя процессы, направленные на формирование объектов последовательным добавлением материалов, в отличие от традиционных «субтрактивных» методов, применяющихся в машинной обработке и подразумевающих удаление лишней массы (резка, фрезерование, сверление и т.д.). Аддитивное производство является прямым развитием технологий быстрого прототипирования – таких, как стереолитографии, разработанной с целью создания пластиковых макетов более 30 лет назад.


Тестирование прототипа устройства, работающего по технологии EBFȝ

Концепция EBF3 основана на постройке «практически готовых форм» («Near-net-shape» в англоязычной терминологии). Это означает, что изделия создаются на основе трехмерных цифровых моделей с настолько высокой точностью, что механическая обработка и доводка изделий практически не требуется. Современные производственные методы с использованием программного управления основываются на обработке трехмерной цифровой модели для создания алгоритмов, используемых в машинной обработке (т.н. G-code). Алгоритмы служат для определения траектории движения режущих инструментов в процессе создания готового изделия из болванки. В случае с EBFȝ процесс имеет прямо противоположное направление: те же самые цифровые модели используются для выработки производственных алгоритмов, регулирующих не удаление лишней массы, а нанесение необходимого материала. Технология использует электронные излучатели высокой мощности в вакуумной камере для плавки металла. Электронный пучок передвигается по рабочей поверхности, повторяя контуры цифровой модели, в то время как металлическая проволока постепенно подается в точку фокусирования пучка. Расплавленный материал немедленно застывает, формируя прочные слои заданной модели. Процесс повторяется до построения цельной модели, требующей лишь минимальной обработки внешней поверхности. Технология EBFȝ позволяет создавать объекты размером от нескольких миллиметров до нескольких метров. Практические ограничения по объему построения накладываются физическими размерами вакуумной рабочей камеры и количеством доступного расходного материала.

Технологии 3D-печати


Перейти на главную страницу Энциклопедии 3D-печати