開發
台北時間2009年11月17日,據國外媒體報導,美國宇航局蘭利研究中心日前開發出一種新技術,可以讓太空人在太空製造零部件,其外觀看上去像是逃生艙——這就是電子束無模成形製造器(Electron Beam Freeform Fabrication),類似於發動機懸吊於鋼桌之上的裝置。
據介紹,專家可以先通過電腦繪製一個三維物體圖。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,用於構建這些分層。電子束釋放的熱量(溫度可達3000度)會使金屬液化,然後變成需要的外形。負責這項研究的蘭利研究中心材料工程師卡倫·塔米戈說:“你可以將零部件畫出來直接製造。”
演示
2009年11月,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製造器的工作流程有初步的了解。在一個看上去像是雷射器的裝置裡面,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複演示中,雷射束幾乎沒有發出任何聲音。10分鐘以後,藉助液壓技術,工程師將該裝置的門打開,露出了焊接在板子上的高四分之一英寸(約合6.35毫米)的鋁條。
雖然沒有像太空火箭那樣給人留下深刻印象,但演示過程仍展現了電子束的巨大潛力。例如,用傳統製造方法加工一個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;而電子束無模成形製造器耗用350磅(約合158公斤)的鈦就能制出相同的部件。
研製原因
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·馬丁等飛機製造商已在使用類似技術的原因。
套用
塔米戈稱,工程師已開發出大小如烘乾機的緊湊版電子束無模成形製造器,從理論上講,可以用於太空之旅。
塔米戈表示,這項技術前途無量。例如,國際空間站需要修復,但太空人沒有從事這項工作的工具,在這種情況下,太空人完全可以用電子束無模成形製造器來製造修復工具,從而不必將多餘的設備發射到太空。
前景
據塔米戈介紹,電子束無模成形製造器的前景廣闊,美宇航局已為這項研究劃撥了經費。但是,該技術在太空方面的套用尚存在諸多不確定性。白宮目前(指2009年11月)正在對美宇航局的太空探索計畫進行評估,評估結果可能會推翻美宇航局當前制定的載人探索計畫。
自2000年開發以來,電子束無模成形製造器仍在不斷改進中。