Die Elektronenstrahl-Freiform-Fertigung (EBF 3 ) ist ein additives Herstellungsverfahren, bei dem endkonturnahe Teile hergestellt werden, die weniger Rohmaterial und Endbearbeitung erfordern als herkömmliche Fertigungsverfahren. Es verwendet einen fokussierten Elektronenstrahl in einer Vakuumumgebung, um ein Schmelzbad auf einem metallischen Substrat zu erzeugen.
Geschichte
NASA Langley Research Center (LaRC) entstand (EBF 3 ) Technologieentwicklung. Der additive Fertigungsprozess wurde in erster Linie von Karen Taminger, Material Research Engineer für NASA LaRC entwickelt und konstruiert. EBF 3 ist ein von der NASA patentiertes Verfahren zur additiven Fertigung, mit dem endkonturnahe Teile hergestellt werden, die weniger Rohmaterial und Oberflächenbearbeitung erfordern als herkömmliche Fertigungsverfahren. EBF 3 ist ein Prozess, mit dem die NASA Metallteile in Schwerelosigkeitsumgebungen bauen will; Dieser Schichtadditivprozess verwendet einen Elektronenstrahl und ein Festdraht-Ausgangsmaterial, um metallische Strukturen herzustellen. Die Prozesseffizienzen des Elektronenstrahls und des Ausgangsmaterials machen das EBF 3- Verfahren für den Einsatz im Raum geeignet. Seit 2000 führt ein Forscherteam der NASA LaRC die Grundlagenforschung und Entwicklung dieser Technik für die additive Fertigung von metallischen Flugzeugstrukturen durch. Die additive Fertigung umfasst Prozesse, bei denen Teile durch sukzessives Hinzufügen von Material gebaut werden, anstatt es wie bei einer herkömmlichen Bearbeitung zu schneiden oder abzuschleifen. Additive Fertigung ist eine Folge von Rapid-Prototyping-Techniken wie der Stereolithographie, die vor über 30 Jahren für nicht-strukturelle Kunststoffteile entwickelt wurde.
Verarbeiten
Das Betriebskonzept von EBF 3 besteht darin, ein nahezu netzförmiges Metallteil direkt aus einer CAD-Datei (Computer-Aided Design) zu erstellen. Gegenwärtige computergestützte Bearbeitungspraktiken beginnen mit einem CAD-Modell und verwenden einen Postprozessor, um die Bearbeitungsanweisungen (G-Code) zu schreiben, die die Schneidwerkzeugpfade definieren, die benötigt werden, um das Teil herzustellen. EBF 3 verwendet ein ähnliches Verfahren, beginnend mit einem CAD-Modell, das es numerisch in Schichten zerschneidet, und dann einen Post-Prozessor verwendet, um den G-Code zu schreiben, der den Ablagerungspfad und Prozessparameter für die EBF 3- Ausrüstung definiert. Es verwendet einen fokussierten Elektronenstrahl in einer Vakuumumgebung, um ein Schmelzbad auf einem metallischen Substrat zu erzeugen. Der Strahl wird in Bezug auf die Oberfläche des Substrats verschoben, während Metalldraht in das Schmelzbad eingeführt wird. Die Abscheidung verfestigt sich unmittelbar nach dem Durchtritt des Elektronenstrahls und weist eine ausreichende strukturelle Festigkeit auf, um sich selbst zu tragen.Die Sequenz wird in einer schichtadditiven Weise wiederholt, um ein endkonturnahes Teil zu erzeugen, das nur eine Endbearbeitung benötigt. Der EBF 3- Prozess ist skalierbar für Komponenten von Bruchteilen eines Inch bis zu einigen Zehn Fuß, die hauptsächlich durch die Größe der Vakuumkammer und die Menge an verfügbarem Drahtvorrat begrenzt sind.