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Non è proprio come chiedere 'Tea, Earl Grey, caldo' e avere una bevanda fumante apparire, ma quasi. L'Electron Beam Freeform Fabrication, sviluppato presso il Langley Research Center della NASA, è la versione ingegneristica del replicatore di fantascienza su Star Trek. 'Si inizia con un disegno della parte che si desidera costruire, si preme un pulsante e viene fuori la parte', ha affermato Karen Taminger, responsabile della tecnologia per il Programma aeronautico fondamentale della NASA.
Processo di fabbricazione a forma libera del fascio di elettroni. Credito immagine: NASA
Electron Beam Freeform Fabrication o EBF3150 crea parti per aeroplani, non cibi e bevande, e utilizza un processo di costruzione rispettoso dell'ambiente per produrre oggetti metallici a strati. Questa tecnica potrebbe rivoluzionare l'industria aeronautica e potrebbe avere applicazioni per i futuri veicoli spaziali e anche per la comunità medica. Può essere utilizzato per realizzare parti piccole e dettagliate o grandi pezzi strutturali di aeroplani.
EBF3150 funziona in una camera a vuoto, dove un fascio di elettroni viene focalizzato su una sorgente di metallo che si alimenta costantemente, che viene fusa e quindi applicata strato dopo strato su una superficie rotante fino a quando la parte non è completa. Un disegno dettagliato in sezione trasversale tridimensionale della parte viene inserito nel computer del dispositivo, fornendo informazioni su come la parte dovrebbe essere costruita dall'interno verso l'esterno. Questo guida il fascio di elettroni e l'afflusso di metallo per produrre l'oggetto, costruendolo strato per strato.
Le applicazioni commerciali per EBF3150 sono già note e il suo potenziale è già stato testato, ha affermato Taminger, osservando che è possibile che, entro pochi anni, alcuni velivoli voleranno con parti realizzate con questo processo.
I metalli utilizzati devono essere compatibili con il fascio di elettroni in modo che possa essere riscaldato dal flusso di energia e trasformato brevemente in forma liquida. L'alluminio è un materiale ideale da utilizzare, ma possono essere utilizzati anche altri metalli. In effetti, l'EBF3150 può gestire contemporaneamente due diverse fonti del metallo di carica, mescolandole insieme in un'unica lega o incorporando un materiale all'interno di un altro, ad esempio inserendo un filo di fibra di vetro all'interno di una parte in alluminio, consentendo il posizionamento di sensori in aree che prima erano impossibili, ha detto Taminger.
parte metallica strutturale fabbricata da EBF3. Credito immagine: NASA
Mentre l'attrezzatura EBF3 testata a terra è abbastanza grande e pesante, è stata creata una versione più piccola e testata con successo su un jet della NASA che viene utilizzato per fornire ai ricercatori brevi periodi di assenza di gravità. Il prossimo passo è far volare una dimostrazione dell'hardware sulla Stazione Spaziale Internazionale, ha detto Taminger.
I futuri equipaggi della base lunare potrebbero utilizzare EBF3 per produrre pezzi di ricambio secondo necessità, piuttosto che fare affidamento su una fornitura di parti lanciata dalla Terra. Gli astronauti potrebbero essere in grado di estrarre scorte di mangime dal suolo lunare o persino riciclare i pontili usati fondendoli.
Ma il potenziale immediato e più grande per il processo è nell'industria aeronautica, dove i principali segmenti strutturali di un aereo di linea, o gli involucri per un motore a reazione, potrebbero essere fabbricati per circa $ 1.000 per libbra in meno rispetto ai mezzi convenzionali, ha detto Taminger.
Il dispositivo è ecologico perché la sua tecnica di produzione unica riduce la quantità di rifiuti. Normalmente un costruttore di aeroplani potrebbe iniziare con un blocco di titanio da 6.000 libbre e lavorarlo fino a una parte da 300 libbre, lasciando 5.700 libbre di materiale che deve essere riciclato e utilizzando diverse migliaia di galloni di fluido da taglio utilizzato nel processo.
'Con EBF3 puoi costruire la stessa parte usando solo 350 libbre di titanio e lavorare solo 50 libbre per portare la parte nella sua configurazione finale', ha detto Taminger. 'E il processo EBF3 utilizza molta meno elettricità per creare la stessa parte'.
Mentre le parti iniziali per l'industria aeronautica saranno di forme semplici, sostituendo le parti già progettate, le parti future progettate da zero con il processo EBF3150 in mente potrebbero portare a miglioramenti nell'efficienza del motore a reazione, nella velocità di combustione del carburante e nella durata dei componenti.
'C'è molto potere nell'essere in grado di costruire la tua parte strato per strato perché puoi ottenere cavità interne e complessità che non sono possibili con la lavorazione da un solido blocco di materiale', ha detto Taminger.
Per maggiori informazioni, guarda la presentazione di Karen Taminger sull'EBF3150.
Fonte: NASA