La fabrication de formes libres à faisceau d’électrons (EBF ³ ) est un processus de fabrication additive qui permet de créer des pièces proches de la forme du treillis nécessitant moins d’usinage de matière première et de finition que les méthodes de fabrication traditionnelles. Il utilise un faisceau d’électrons focalisé dans un environnement sous vide pour créer un pool fondu sur un substrat métallique.

Histoire
Développement de la technologie à l’origine (EBF ³ ) à l’origine du centre de recherche NASA Langley (LaRC) Le procédé de fabrication additive a été principalement développé et mis au point par Karen Taminger, ingénieure en recherche sur les matériaux à la NASA LaRC. EBF ³ est un procédé de fabrication additive breveté par la NASA, conçu pour fabriquer des pièces de forme presque nette nécessitant moins d’usinage de matière première et de finition que les méthodes de fabrication traditionnelles. EBF ³ est un processus par lequel la NASA prévoit de construire des pièces métalliques dans des environnements en gravité zéro. Ce procédé d’addition de couches utilise un faisceau d’électrons et une matière première solide pour la fabrication de structures métalliques. L’efficacité du processus du faisceau d’électrons et de la matière première rend le processus EBF ³ approprié pour une utilisation dans l’espace. Depuis 2000, une équipe de chercheurs du LaRC de la NASA a dirigé la recherche fondamentale et le développement de cette technique de fabrication additive pour les structures aérospatiales métalliques. La fabrication additive englobe les processus dans lesquels les pièces sont construites en ajoutant successivement du matériau plutôt qu’en le coupant ou en le rectifiant comme dans un usinage conventionnel. La fabrication additive découle des techniques de prototypage rapide telles que la stéréolithographie, développées pour la première fois pour les pièces en plastique non structurelles il y a plus de 30 ans.

Processus
Le concept opérationnel d’EBF ³ consiste à créer une pièce métallique de forme quasi nette directement à partir d’un fichier de conception assistée par ordinateur (CAD). Les pratiques d’usinage assistées par ordinateur actuelles commencent avec un modèle CAO et utilisent un post-processeur pour écrire les instructions d’usinage (code G) définissant les trajectoires de l’outil de coupe nécessaires à la fabrication de la pièce. EBF ³ utilise un processus similaire, en commençant par un modèle CAO, en le découpant numériquement en couches, puis en utilisant un post-processeur pour écrire le code G définissant le chemin de dépôt et les paramètres de processus pour l’équipement EBF ³ . Il utilise un faisceau d’électrons focalisé dans un environnement sous vide pour créer un pool fondu sur un substrat métallique. Le faisceau est translaté par rapport à la surface du substrat tandis que le fil métallique est introduit dans le bain fondu. Le dépôt se solidifie immédiatement après le passage du faisceau d’électrons, ayant une résistance structurelle suffisante pour se supporter. La séquence est répétée de manière additive pour produire une pièce de forme nette ne nécessitant qu’un usinage de finition. Le processus EBF ³ est extensible pour des composants allant de fractions de pouce à des dizaines de pieds, limités principalement par la taille de la chambre à vide et la quantité de matière première de fil disponible.