前沿科技之电子束无模成形制造技术

扫街 · 发表于 2010-1-29 15:35:48

本帖最后由扫街于 2010-1-29 15:36 编辑

Fabrication（EBF3），电子束无模成形制造技术。是目前最为先进的直接制造技术（Direct Manufacturing），它可以从计算机3D模型直接成型出机械零件。与现有的快速成型技术（RP,rapid prototyping）不同的是，EBF3技术可以直接成型钛（titanium）、镍（ nickel）、不锈钢（stainless steel）和其它有较高熔点的合金（refractory alloys）零件。EBF3将改变传统的金属加工制造模式，随着这一技术的进一步成熟，EBF3将首先应用于航空制造业、军工制造业和汽车制造业，大大缩短零件制造周期，减少原材料浪费，降低成本；并且有利于太空零件加工和空间设备维修。
美国宇航局兰利研究中心(NASA Langley Research Center)日前对外演示了这项新技术。据了解，NASA已经获得了这项目技术的发明专利(#7,168,935)，其它相关专利正在申请中，美国Sciaky Inc等公司为EBF3技术的合同商。
EBF3,电子束无模成形系统见图dd
EBF3制造出的样件见图ee
EBF3真空室见图ff
EBF3控制面板见图gg
EBF3 主要技术参数
   Current build volume:6 in. x 6 in. x 6 in. (15.24 cm x 15.24 cm x 15.24
cm)
   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
   Deposition rate:5 cubic in. per hour (80 cubic cm per hour)
   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
   Cooling:Automatic
   Power supply:Max: 30 kV, 100 mA, 3 kW
    Size:Standard 19-in. (48.26-cm) rack-mounted controls
   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)
   Chamber option 2: 24 in. diameter x 24 in. high
   (61 cm x 61 cm)
   Total system weight: 350 lbs. (160 kg)
    Process computer:PC, XP, LabVIEW Interface
  CAD interface:Standard: STL or other engineering CAD/CAM (ProE, CATIA,
                        FeatureCAM, MasterCAM)
   Network:Ethernet: 10/100
   Certification:NASA’s partners are seeking aerospace certification

pawoma1983101 · 发表于 2010-1-29 16:32:28

好厉害的啊

leftwall · 发表于 2010-1-29 19:58:25

不错，有前途，电子可以激光应该也行吧

老徐 · 发表于 2010-1-29 20:00:25

直接制造技术（Direct Manufacturing）？未来的发展莫非就是一台电脑加一套这样的设备，包揽全部机加工吗？

扫街 · 发表于 2010-1-29 20:54:24

兰利研究中心（Langley Research Center）位于美国弗吉尼亚州汉普顿的兰利空军基地，其前身是国家航空咨询委员会于1917年建立的第一个实验室。兰利研究中心当时称为"兰利航空实验室"，1958年美国宇航局成立后改为现在的名字。
　　兰利研究中心的名字是为了纪念倒霉的塞缪尔·皮尔庞特·兰利（1834～1906）。兰利是19世纪80年代后期美国著名的天文学家之一，曾任美国声名显赫的科学组织史密森学会主席20年。虽然兰利在研制第一架飞行器的竞争上，败给了莱特兄弟，但早在1896年兰利就制造出了有动力的飞机。兰利制造的蒸汽动力模型飞机就曾成功地飞越了1200米的距离，那是十分了不起的，因为那可是用马达驱动的飞机第一次成功飞行.
美国国家航空咨询委员会1917年动工兴建的第一个实验室，就被命名为"兰利航空实验室"，以纪念这位"先飞"的"笨"鸟。而且，兰利试图在船上发动飞机的惊世骇俗之举，为后来的美国海军提供了创意。1922年，美国第一艘搭载飞机、供飞机起落的巨型怪船就被命名为"兰利"号航空母舰。该航空母舰于1942年不幸被日军击沉。兰利以其勇敢和多方面的才能获得了后人的认可。
美国宇航局兰利研究中心是美国最早的航空研究机构。美国有许多航空航天方面的科学家、工程师、高级管理人才都曾在该中心工作过，所以兰利研究中心像老母鸡一样，有"兰利老妈"之美誉。
兰利研究中心的主要任务是从事航空航天技术的基础研究，其中航空研究在兰利中心的研究工作中所占比例最大。其研究领域广泛，包括空气动力学、声学和降噪、航天飞机结构及材料、信息系统、空气热力学、航空电子、环境监测、传感器技术、远程飞机、专用飞机等。兰利研究中心每年都会向政府机构、工业界、大学提供大量设备支援。

扫街 · 发表于 2010-1-29 20:58:18

本帖最后由扫街于 2010-1-29 21:03 编辑

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革命性变革。　　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)会暂时使金属发生液化，然后使其变成任何需要的外形。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一个高四分之一英寸(约合6.35毫米)的铝条。
　　塔米戈说，虽然没有像太空火箭那般给人留下深刻印象，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。
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。

下图左是在工厂车间加工的宇宙飞船模型，下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。

避雨瀑布下 · 发表于 2010-1-29 21:36:39

弗吉尼亚风景不错,
老米善于玩材料,尤其是特殊材料,

earthling1983 · 发表于 2013-12-21 10:28:25

看上去好像比较粗糙！

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前沿科技之电子束无模成形制造技术

又找来点资料,关于兰利研究中心的

这个资料是这台无模成形机的