ไม่ชอบขอ“ ชาเอิร์ลเกรย์ร้อน” และมีเครื่องดื่มนึ่งปรากฏ แต่เกือบ “ คุณเริ่มต้นด้วยการวาดส่วนที่คุณต้องการสร้างคุณกดปุ่มและออกมาเป็นส่วนหนึ่ง” Karen Taminger ผู้นำด้านเทคโนโลยีสำหรับโปรแกรมการบินขั้นพื้นฐานของนาซ่ากล่าว
Electron Beam Freeform Fabrication หรือ EBF3150 สร้างชิ้นส่วนสำหรับเครื่องบินไม่ใช่อาหารและเครื่องดื่มและใช้กระบวนการก่อสร้างที่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมเพื่อผลิตวัตถุโลหะชั้น เทคนิคนี้สามารถปฏิวัติอุตสาหกรรมการบินและอาจมีแอพพลิเคชั่นสำหรับยานอวกาศในอนาคตและวงการแพทย์เช่นกัน สามารถใช้ทำชิ้นส่วนขนาดเล็กที่มีรายละเอียดหรือชิ้นส่วนโครงสร้างขนาดใหญ่ของเครื่องบิน
EBF3150 ทำงานในห้องสูญญากาศที่ลำแสงอิเล็กตรอนมุ่งเน้นไปที่แหล่งให้อาหารโลหะที่มีการฟีดอย่างต่อเนื่องซึ่งจะถูกละลายแล้วนำไปใช้ทีละชั้นโดยชั้นบนสุดของพื้นผิวหมุนจนส่วนเสร็จสมบูรณ์ การวาดภาพตัดขวางแบบสามมิติโดยละเอียดของชิ้นส่วนนั้นจะถูกป้อนเข้าสู่คอมพิวเตอร์ของอุปกรณ์โดยให้ข้อมูลว่าชิ้นส่วนควรถูกสร้างขึ้นจากภายในสู่ภายนอกอย่างไร สิ่งนี้จะนำทางลำแสงอิเล็กตรอนและการไหลของโลหะเพื่อสร้างวัตถุสร้างเป็นชั้น ๆ
การใช้งานเชิงพาณิชย์สำหรับ EBF3150 นั้นเป็นที่รู้จักกันดีและมีศักยภาพในการทดสอบแล้ว Taminger กล่าวว่าเป็นไปได้ว่าภายในไม่กี่ปีเครื่องบินบางลำจะบินไปพร้อมกับชิ้นส่วนที่ทำโดยกระบวนการนี้
โลหะที่ใช้จะต้องเข้ากันได้กับลำอิเล็กตรอนเพื่อให้สามารถให้ความร้อนโดยกระแสพลังงานและกลายเป็นของเหลวในเวลาสั้น ๆ อลูมิเนียมเป็นวัสดุที่เหมาะที่จะใช้ แต่สามารถใช้โลหะอื่นได้เช่นกัน ในความเป็นจริง EBF3150 สามารถจัดการแหล่งที่มาที่แตกต่างกันของโลหะสต็อกฟีดในเวลาเดียวกันไม่ว่าจะโดยการผสมเข้าด้วยกันเป็นโลหะผสมที่ไม่ซ้ำกันหรือฝังวัสดุหนึ่งในวัสดุอื่นเช่นการใส่ใยแก้วนำแสง ทำให้ตำแหน่งของเซ็นเซอร์ในพื้นที่ที่เป็นไปไม่ได้มาก่อน Taminger กล่าว
ในขณะที่อุปกรณ์ EBF3 ที่ทดสอบบนพื้นดินนั้นมีขนาดใหญ่และหนักพอสมควร แต่ก็มีการสร้างรุ่นที่เล็กกว่าและทดสอบการบินบนเครื่องบินเจ็ตของนาซ่าที่ใช้เพื่อให้นักวิจัยมีช่วงเวลาสั้น ๆ ที่ไร้น้ำหนัก ขั้นตอนต่อไปคือการสาธิตการทำงานของฮาร์ดแวร์บนสถานีอวกาศนานาชาติ Taminger กล่าว
ทีมงานฐานจันทรคติในอนาคตสามารถใช้ EBF3 เพื่อผลิตชิ้นส่วนอะไหล่ได้ตามต้องการแทนที่จะพึ่งพาชิ้นส่วนที่เปิดตัวจากโลก มนุษย์อวกาศอาจสามารถขุดฟีดสต็อกจากดินบนดวงจันทร์หรือแม้กระทั่งรีไซเคิลขั้นตอนการลงจอดโดยใช้การหลอมละลาย
แต่ศักยภาพและความเป็นไปได้ที่ยิ่งใหญ่ที่สุดของกระบวนการนี้คือในอุตสาหกรรมการบินซึ่งส่วนโครงสร้างที่สำคัญของสายการบินหรือปลอกสำหรับเครื่องยนต์ไอพ่นสามารถผลิตได้ในราคาประมาณ $ 1,000 ต่อปอนด์ซึ่งน้อยกว่าวิธีการทั่วไป
อุปกรณ์นี้เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมเพราะเทคนิคการผลิตที่เป็นเอกลักษณ์ช่วยลดปริมาณขยะ โดยปกติผู้สร้างเครื่องบินอาจเริ่มต้นด้วยบล็อก 6,000 ปอนด์ของไทเทเนียมและเครื่องจักรลงไปที่ส่วน 300 ปอนด์ออกจากวัสดุ 5,700 ปอนด์ที่ต้องนำมารีไซเคิลและใช้ของเหลวตัดหลายพันแกลลอนที่ใช้ในกระบวนการ
“ ด้วย EBF3 คุณสามารถสร้างส่วนเดียวกันโดยใช้เพียง 350 ปอนด์ของไทเทเนียมและเครื่องจะอยู่ห่างออกไปเพียง 50 ปอนด์เพื่อให้ได้ส่วนในการกำหนดค่าขั้นสุดท้าย” Taminger กล่าว “ และกระบวนการ EBF3 ใช้ไฟฟ้าน้อยกว่ามากในการสร้างส่วนเดียวกัน”
ในขณะที่ชิ้นส่วนเริ่มต้นสำหรับอุตสาหกรรมการบินจะมีรูปร่างที่เรียบง่าย แต่การเปลี่ยนชิ้นส่วนที่ออกแบบมาแล้วชิ้นส่วนในอนาคตที่ออกแบบมาตั้งแต่เริ่มต้นด้วยกระบวนการ EBF3150 ในใจอาจนำไปสู่การปรับปรุงประสิทธิภาพของเครื่องยนต์เจ็ทอัตราการเผาไหม้เชื้อเพลิง
“ มีพลังมากในการสร้างเลเยอร์ชิ้นส่วนของคุณทีละชั้นเพราะคุณสามารถสร้างโพรงและความซับซ้อนภายในที่ไม่สามารถทำได้ด้วยการตัดเฉือนจากวัสดุที่เป็นของแข็ง” Taminger กล่าว
สำหรับข้อมูลเพิ่มเติมดูการนำเสนอของ Karen Taminger ใน EBF3150
ที่มา: NASA
