الأمر لا يشبه طلب "شاي ، إيرل غراي ، ساخن" والحصول على مشروب ساخن ، ولكن تقريبًا. قالت كارين تامينغر ، رائدة التكنولوجيا في برنامج الطيران الأساسي التابع لوكالة ناسا: "تبدأ برسم الجزء الذي تريد بناءه ، وتضغط على زر ، ويخرج الجزء".
يخلق Electron Beam Freeform Fabrication أو EBF3150 أجزاء للطائرات - وليس الطعام والشراب - ويستخدم عملية بناء صديقة للبيئة لتصنيع أجسام معدنية ذات طبقات. يمكن لهذه التقنية أن تحدث ثورة في صناعة الطيران وقد يكون لها تطبيقات للمركبات الفضائية المستقبلية والمجتمع الطبي أيضًا. يمكن استخدامه لصنع أجزاء صغيرة ومفصلة أو قطع هيكلية كبيرة من الطائرات.
يعمل EBF3150 في غرفة مفرغة ، حيث تركز شعاع الإلكترون على مصدر تغذية مستمر للمعدن ، والذي يتم صهره ثم تطبيقه طبقة تلو الأخرى فوق سطح دوار حتى يكتمل الجزء. يتم إدخال رسم تفصيلي مستعرض ثلاثي الأبعاد للجزء في كمبيوتر الجهاز ، مما يوفر معلومات حول كيفية بناء الجزء من الداخل إلى الخارج. هذا يوجه شعاع الإلكترون وتدفق المعدن لإنتاج الكائن ، وبناء طبقة فوق طبقة.
وقال تامينجر إن التطبيقات التجارية لـ EBF3150 معروفة بالفعل وقد تم اختبار إمكانياتها بالفعل ، مشيرًا إلى أنه في غضون بضع سنوات ، ستحلق بعض الطائرات بأجزاء من هذه العملية.
يجب أن تكون المعادن المستخدمة متوافقة مع الحزمة الإلكترونية بحيث يمكن تسخينها بواسطة تيار الطاقة وتحويلها لفترة وجيزة إلى شكل سائل. الألومنيوم مادة مثالية للاستخدام ، ولكن يمكن استخدام معادن أخرى أيضًا. في الواقع ، يمكن لـ EBF3150 التعامل مع مصدرين مختلفين لمعدن مخزون التغذية في نفس الوقت ، إما عن طريق مزجهما معًا في سبيكة فريدة أو دمج مادة داخل أخرى ، مثل إدخال حبلا من الألياف الزجاجية داخل جزء من الألومنيوم ، وقال تامينغر إن تمكين وضع أجهزة الاستشعار في المناطق التي كانت مستحيلة من قبل.
في حين أن معدات EBF3 التي تم اختبارها على الأرض كبيرة وثقيلة إلى حد ما ، تم إنشاء نسخة أصغر وتم اختبارها بنجاح على متن طائرة تابعة لوكالة ناسا تُستخدم لتزويد الباحثين بفترات وجيزة من انعدام الوزن. وقال تامينغر إن الخطوة التالية هي إجراء عرض توضيحي للأجهزة على محطة الفضاء الدولية.
يمكن لأطقم القاعدة القمرية المستقبلية استخدام EBF3 لتصنيع قطع الغيار حسب الحاجة ، بدلاً من الاعتماد على توريد قطع تم إطلاقها من الأرض. قد يكون رواد الفضاء قادرين على استخراج مخزون الأعلاف من التربة القمرية ، أو حتى إعادة تدوير مراحل مركبة الهبوط المستخدمة عن طريق إذابتها.
وقال تامينجر إن الإمكانات الفورية والأكبر لهذه العملية تكمن في صناعة الطيران حيث يمكن تصنيع الأجزاء الهيكلية الرئيسية لطائرة أو أغلفة لمحرك نفاث مقابل 1000 دولار للرطل أقل من الوسائل التقليدية.
الجهاز صديق للبيئة لأن تقنية التصنيع الفريدة تقلل من كمية النفايات. عادة ، قد يبدأ منشئ الطائرات بكتلة من 6000 رطل من التيتانيوم ويجعلها تصل إلى 300 رطل ، تاركة 5،700 رطل من المواد التي تحتاج إلى إعادة التدوير واستخدام عدة آلاف من جالون قطع السوائل المستخدمة في العملية.
وقال تامينجر: "مع EBF3 ، يمكنك بناء نفس الجزء باستخدام 350 رطلاً فقط من التيتانيوم والآلة على بعد 50 رطلاً فقط للحصول على الجزء في تكوينه النهائي". "وتستهلك عملية EBF3 كهرباء أقل لإنشاء نفس الجزء."
في حين أن الأجزاء الأولية لصناعة الطيران ستكون أشكالًا بسيطة ، واستبدال الأجزاء التي تم تصميمها بالفعل ، فإن الأجزاء المستقبلية المصممة من البداية مع مراعاة عملية EBF3150 يمكن أن تؤدي إلى تحسينات في كفاءة المحرك النفاث ومعدل حرق الوقود وعمر المكونات.
قال تامينجر: "هناك الكثير من القوة في القدرة على بناء طبقة الجزء الخاص بك طبقة تلو الأخرى لأنه يمكنك الحصول على تجاويف وتعقيدات داخلية غير ممكنة بالقطع من كتلة صلبة من المواد".
لمزيد من المعلومات ، شاهد عرض كارين تامينغر حول EBF3150.
المصدر: وكالة ناسا
