科學家發明了一種全新的制作工藝——電子束直接成型技術(EBF3)。讓我們去一探究竟:在真空室中,一束電子聚焦到一個出料口,金屬給料從這里源源不斷地注入設備耗材。在旋轉平面上,電子束將金屬給料熔化,并按照要生成物件的詳盡3D圖紙,使熔化的金屬逐層成型印刷市場。這個過程持續重復進行,最后,得到了直接成型的金屬部件物資行情。從圖紙到可使用零件,一步完成。
這種3D立體打印機技術有許多商業應用印刷工具。比如,要為商用飛機、醫學裝置制備零部件,你所需要的只是這個零部件的3D圖像電子文件,并準備一種電子束能使之液化、能處理成型的給料印刷聯盟。當然,圖像一定得高度詳盡,并事先分切成EBF3機器能理解的分層數據。一旦圖像完成,EBF3機器就能在飛機制造現場對那個部件按需生產,從而節省開支和時間。
用熔融金屬分層形成產品,比用一大砣固體金屬來制造減少了大量廢料中國中部。用傳統制造方法加工一個300磅的零件,可能要用到6000磅的鈦塊;而EBF3耗用350磅的鈦就能制出相同的部件,減少鈦的耗用量達5650磅,而這些鈦廢料原本需要回收才能循環使用。電子束直接成型技術比傳統制造方法更加環境友善。
EFB3還能將不同的給料同時喂進機器,這為革新提供了更多機會。比如,制造零件時可以將一部分光纖電纜直接做到部件中去,使傳感器能安裝到先前不可能安裝的地方。
最近,有一個不尋常的機構看上了這項技術,它就是美國宇航局盟。這里的科學家認為,未來在月球基地上,考察隊員如果在關鍵時刻需要一個關鍵零部件或工具,他們可以使用EBF3在月球上自行生產,而不是從38萬公里外的地球訂貨(還需要用火箭、登月艙送來)。至于材料,可以將登月后廢棄的飛行器熔掉;也可能從月球土中挖礦取材,如果真能做到,這讓太空中的可持續夢想前進了一步。
眼下,在地面測試的電子束直接成型設備還相當龐大,美國宇航局將按比例縮小,生產一種太空使用的版本,計劃在宇航局的噴氣式飛機上進行無重力試驗后,再送到國際空間站測試。美國宇航局并沒有提供確切的日程表,但表示不久的將來就會有宇航版的EBF3送去太空站。