美发明无模成形制造器 宇航员可在太空造零部件(图)

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兰利研究中心材料工程师卡伦·塔米戈站在一台小型的电子束无模成形制造器(EBF3)旁边

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研究人员在电子束无模成形制造器周围飘浮起来

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在电子束无模成形制造器演示会上，一片金属层制造出来了

据国外媒体报道，最近，美国宇航局兰利研究中心的一组工程师开发出一项太空制造新技术--电子束无模成形制造器(Electron Beam Freeform Fabrication)，简称为EBF3，可以让宇航员在太空制造零部件。

　　咋一看，EBF3外观类似于发动机悬吊于钢桌之上的一个装置。EBF3其实是一款自动成形的焊接机器，它只能在真空室工作。EBF3工作时，电子束不断地射击金属材料，使金属液化，变成需要的外形，每次制成一层，直到完成。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)微笑着说：“EBF3的操作非常简单，首先你要将所要制作的零部件在图纸上画出来，然后按一下EBF3的按钮，就可以直接制造出来了。 EBF3使人想起《星际迷航》中的复制器。例如，皮卡德船长大声说：“茶，伯爵茶，热的。”然后听到一阵嗡嗡声，一杯热腾腾的茶就从墙上冒出来了。”

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工程师采用电子束无模成形制造器制造的扳手还比较粗糙，需要进一步加工和打磨

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正在运行的电子束无模成形制造器

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工程技术员正在调试电子束无模成形制造器

　　据介绍，为了使EBF3工作，有两个最关键的要求：一是必须有详细的物体三维图，二是制造零部件的材料必须与电子束相容。首先，将所要制造的零部件画成三维图，三维图被分成可由电子束追踪的多个层，每层的横截面的形状用于指导电子束如何将金属材料熔成需要的规格，然后逐层制作。塔米戈说：“如果你从制作好的一捆金属片中取出一块，就可以看到每一层都有很多交叉点。当完成时，这些交叉点便于您建立一个对角线括号，形成零部件的架构。”第二，材料必须与电子束相容，以便它可以被能量流加热，变成液体状，使铝和其它金属成为理想的材料。

　　事实上，EBF3可以处理两种不同类型的金属，要么是将它们形成一个独特的合金，要么是将一种材料内嵌到另一种材料中。比如将一部分光学纤维玻璃嵌入铝金属部件中，使传感器的地区安置服务由不可能变成可能。塔米戈说：“以前的EBF3设备又大又笨重，实地测试不方便。现在一个较小的EBF3制造出来了，下一步是在国际空间进行硬件演示。”

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图左的宇宙飞船模型是在工厂车间加工的，图右的则是采用电子束无模成形制造器制造的。右边的飞船模型是中空的，使用较少的金属材料，因此会轻很多

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研究人员在演示会上向人们展示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，但你可以看到它上面层次分明

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卡伦·塔米戈微笑着向大家展示电子束无模成形制造器的零件

　　日前，兰利研究中心向公众演示了这项技术，使人们对EBF3的工作流程有了初步的了解。只见一个像是激光器的装置里面，电子束在铝板周围来回移动，但听不到任何声音。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约6.35毫米的铝条。工程师比尔·苏菲兹和理查德·马丁现场拿出用激光束制造的零部件，其中很多的边缘还显粗糙，但他们说研究小组还在开发零部件，进一步改进EBF3，希望造出太空飞船所需的更光滑的表面。演示过程展现了电子束的巨大潜力。

　　目前EBF3最大的用途就是航空工业，用于制造飞船内部的零部件或是喷气发动机的外壳。这项技术前途无量，例如，国际空间站需要修复，但宇航员没有适合的工具，在这种情况下，宇航员完全可以用EBF3来制造修复工具，从而不必将多余的设备发射到太空。未来的月球基地人员也可以使用EBF3生产需要备用的零部件，而不是依赖从地球上发射过去。宇航员也许能利用月球土壤，甚至熔化回收利用他们的登陆艇。用EBF3制造零部件比传统的方法便宜，例如，用传统制造方法加工一个136公斤的零件，可能要用到2720公斤的钛块，而EBF3耗用大约158公斤的钛就能制出相同的部件。EBF3将得到不断改进，改进后会更加环保节约，既省材料又省电。EBF3使人类的航空航天事业前景无限，也给飞机和航天器零部件的制造方式带来了变革。再过几年，人类或将乘坐由EBF3制造的飞船进行太空探险

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工程师打开真空室，随后站在旁边

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技术员展示控制电子束无模成形制造器工作的控制面板