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[其它] 宇航员可通过三维图直接造零部件

yanny

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发表于 2009-11-21 00:00:00 |只看该作者 |倒序浏览

兰利研究中心材料工程师卡伦·塔米戈站在电子束无模成形制造器(EBF3)模型旁边。美宇航局低重力计划在研究中用过这种装置。

参与美宇航局低重力计划的研究人员在电子束无模成形制造器周围飘浮

据国外媒体报道，美国宇航局兰利研究中心日前开发出一种新技术，可以让宇航员在太空制造零部件，其外观看上去像是逃生舱——这就是电子束无模成形制造器(Electron Beam Freeform Fabrication)，类似于发动机悬吊于钢桌之上的装置。

电子束无模成形制造器其实是一款自动成形和焊接机器，造价250万美元，或将给飞机和航天器零部件的制造方式带来变革。

在兰利研究中心演示会上，电子束无模成形制造器在工作中

理查德·马丁展示操作电子束无模成形制造器的控制面板

据介绍，专家可以先通过电脑绘制一个三维物体图。三维图被分成可由电子束追踪的多个层。与此同时，铝、钛等金属丝将被输送至电子束中，用于构建这些分层。电子束释放的热量(温度可达3000度)会使金属液化，然后变成需要的外形。负责这项研究的兰利研究中心材料工程师卡伦·塔米戈(Karen Taminger)说：“你可以将零部件画出来直接制造。”

日前，塔米戈在兰利中心的一个仓库内现场演示了这项技术。通过舷窗，可以对电子束无模成形制造器的工作流程有初步的了解。在一个看上去像是激光器的装置里面，电子束在铝板周围来回移动。在工程师对整个过程的十多次重复演示中，激光束几乎没有发出任何声音。10分钟以后，借助液压技术，工程师将该装置的门打开，露出了焊接在板子上的高四分之一英寸(约合6.35毫米)的铝条。

塔米戈说，虽然没有像太空火箭那样给人留下深刻印象，但演示过程仍展现了电子束的巨大潜力。例如，用传统制造方法加工一个300磅(约合136公斤)的零件，可能要用到6000磅(约合2720公斤)的钛块；而电子束无模成形制造器耗用350磅(约合158公斤)的钛就能制出相同的部件。这些钛废料还需要回收才能循环使用，整个过程耗资巨大，需要数千加仑的切削液。

11月5日，在兰利研究中心的演示会上，工程师理查德·马丁正在调试电子束无模成形制造器

图左是在工厂车间加工的宇宙飞船模型，图右则是采用电子束无模成形制造器制造的宇宙飞船模型。后者是中空的，使用的金属材料更少，因此，整体上更轻

塔米戈说：“从环境角度讲，你耗费了大量原料。”据塔米戈介绍，电子束有望减少用以零件加工的原料消耗，另外耗电量也会降低。这也是洛克希德·马丁等飞机制造商已在使用类似技术的原因。塔米戈称，这项技术应用于太空旅行的前景更加诱人。工程师已开发出大小如烘干机的紧凑版电子束无模成形制造器，从理论上讲，可以用于太空之旅。

塔米戈表示，这项技术前途无量。例如，国际空间站需要修复，但宇航员没有从事这项工作的工具。塔米戈介绍说，在这种情况下，宇航员完全可以用电子束无模成形制造器来制造修复工具，从而不必将多余的设备发射到太空。不过，自2000年开发以来，电子束无模成形制造器仍在不断改进中。

11月5日，研究人员比尔·苏菲兹现场展示了一个用电子束无模成形制造器制造的零件。该零件还需进一步加工，你可以看到它上面层次分明

兰利研究中心的工程师采用电子束无模成形制造器制造的扳手。但是，这个扳手还需要进一步加工和打磨

　　兰利研究中心的工程师比尔·苏菲兹和理查德·马丁现场拿出来用激光束制造的零部件。其中很多的边缘还显粗糙。兰利研究中心成立的一个十人小组还在开发零部件，以帮助工程师造出太空飞船所需的更光滑的表面。据塔米戈介绍，电子束无模成形制造器的前景广阔，美宇航局已为这项研究划拨了经费。但是，该技术在太空方面的应用尚存在诸多不确定性。白宫目前正在对美宇航局的太空探索计划进行评估，评估结果可能会推翻美宇航局当前制定的载人探索计划。