蘭利研究中心材料工程師卡倫·塔米戈站在一台小型的電子束無模成形製造器(EBF3)旁邊
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研究人員在電子束無模成形製造器周圍飄浮起來
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在電子束無模成形製造器演示會上，一片金屬層製造出來了
據國外媒體報道，最近，美國宇航局蘭利研究中心的一組工程師開發出一項太空製造新技術--電子束無模成形製造器(Electron Beam Freeform Fabrication)，簡稱為EBF3，可以讓宇航員在太空製造零部件。
咋一看，EBF3外觀類似於發動機懸吊於鋼桌之上的一個裝置。EBF3其實是一款自動成形的焊接機器，它隻能在真空室工作。EBF3工作時，電子束不斷地射擊金屬材料，使金屬液化，變成需要的外形，每次製成一層，直到完成。負責這項研究的蘭利研究中心材料工程師卡倫·塔米戈(Karen Taminger)微笑著說：“EBF3的操作非常簡單，首先你要將所要製作的零部件在圖紙上畫出來，然後按一下EBF3的按鈕，就可以直接製造出來了。 EBF3使人想起《星際迷航》中的複製器。例如，皮卡德船長大聲說：“茶，伯爵茶，熱的。”然後聽到一陣嗡嗡聲，一杯熱騰騰的茶就從牆上冒出來了。”
工程師采用電子束無模成形製造器製造的扳手還比較粗糙，需要進一步加工和打磨
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正在運行的電子束無模成形製造器
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工程技術員正在調試電子束無模成形製造器
據介紹，為了使EBF3工作，有兩個最關鍵的要求：一是必須有詳細的物體三維圖，二是製造零部件的材料必須與電子束相容。首先，將所要製造的零部件畫成三維圖，三維圖被分成可由電子束追蹤的多個層，每層的橫截麵的形狀用於指導電子束如何將金屬材料熔成需要的規格，然後逐層製作。塔米戈說：“如果你從製作好的一捆金屬片中取出一塊，就可以看到每一層都有很多交叉點。當完成時，這些交叉點便於您建立一個對角線括號，形成零部件的架構。”第二，材料必須與電子束相容，以便它可以被能量流加熱，變成液體狀，使鋁和其它金屬成為理想的材料。
事實上，EBF3可以處理兩種不同類型的金屬，要麽是將它們形成一個獨特的合金，要麽是將一種材料內嵌到另一種材料中。比如將一部分光學纖維玻璃嵌入鋁金屬部件中，使傳感器的地區安置服務由不可能變成可能。塔米戈說：“以前的EBF3設備又大又笨重，實地測試不方便。現在一個較小的EBF3製造出來了，下一步是在國際空間進行硬件演示。”
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圖左的宇宙飛船模型是在工廠車間加工的，圖右的則是采用電子束無模成形製造器製造的。右邊的飛船模型是中空的，使用較少的金屬材料，因此會輕很多
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研究人員在演示會上向人們展示一個用電子束無模成形製造器製造的零件。該零件還需進一步加工，但你可以看到它上麵層次分明
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卡倫·塔米戈微笑著向大家展示電子束無模成形製造器的零件
日前，蘭利研究中心向公眾演示了這項技術，使人們對EBF3的工作流程有了初步的了解。隻見一個像是激光器的裝置裏麵，電子束在鋁板周圍來回移動，但聽不到任何聲音。10分鍾以後，借助液壓技術，工程師將該裝置的門打開，露出了焊接在板子上的高約6.35毫米的鋁條。工程師比爾·蘇菲茲和理查德·馬丁現場拿出用激光束製造的零部件，其中很多的邊緣還顯粗糙，但他們說研究小組還在開發零部件，進一步改進EBF3，希望造出太空飛船所需的更光滑的表麵。演示過程展現了電子束的巨大潛力。
目前EBF3最大的用途就是航空工業，用於製造飛船內部的零部件或是噴氣發動機的外殼。這項技術前途無量，例如，國際空間站需要修複，但宇航員沒有適合的工具，在這種情況下，宇航員完全可以用EBF3來製造修複工具，從而不必將多餘的設備發射到太空。未來的月球基地人員也可以使用EBF3生產需要備用的零部件，而不是依賴從地球上發射過去。宇航員也許能利用月球土壤，甚至熔化回收利用他們的登陸艇。用EBF3製造零部件比傳統的方法便宜，例如，用傳統製造方法加工一個136公斤的零件，可能要用到2720公斤的鈦塊，而EBF3耗用大約158公斤的鈦就能製出相同的部件。EBF3將得到不斷改進，改進後會更加環保節約，既省材料又省電。EBF3使人類的航空航天事業前景無限，也給飛機和航天器零部件的製造方式帶來了變革。再過幾年，人類或將乘坐由EBF3製造的飛船進行太空探險
工程師打開真空室，隨後站在旁邊
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技術員展示控製電子束無模成形製造器工作的控製麵板
