Трёхмерная печать из металла для космических миссий

Учёные NASA из Исследовательского центра Ленгли в Хэмптоне (Langley Research Center in Hampton), Виргиния, вплотную подошли к созданию любых желаемых предметов из необработанного сырья в процессе так называемого производства свободных форм с помощью электронного луча (Electron Beam Freeform Fabrication, EBF3). Вскоре технология должна отправиться на Международную космическую станцию для тестирования.

Процесс EBF3 происходит в вакуумной камере, где пучок электронов фокусируется на источнике металла, непрерывно подаваемого к лучу. Последний плавит металл над вращающейся поверхностью, укладывая его слоями в соответствии с 3D-моделью объекта. Процесс продолжается до полного формирования предмета. Технология, помимо чисто научных задач, имеет огромный коммерческий потенциал. Всё, что потребуется для изготовления, например, детали самолёта или медицинского инструмента – это трёхмерная модель и сырьё, совместимое с электронным лучом (то есть плавящееся при его воздействии). Программная прорисовка должна быть не только тщательной, но и разбитой на слои, которые машина сможет поочерёдно воплотить в реальную форму. Однажды изготовленная, виртуальная модель может меняться на месте производства с немедленной её "печатью", что экономит деньги и время. Более того, поскольку укладка слоёв сопровождается намного меньшим количеством отходов, чем обработка твёрдого блока материала на станках, технология EBF3 более экологична по сравнению с традиционными техниками производства. Некоторые детали самолётов массой 130 кг изготавливаются из 2720-кг титановых заготовок. Новая методика позволит делать то же, используя 160 кг сырья, экономя средства на переработку более 2 тонн титановых отходов.

Особенность EBF3 также в том, что машина способна оперировать сразу двумя материалами одновременно, открывая ещё больше возможностей. Так, производители могут включать нить оптоволоконного кабеля в изготавливаемый объект, размещая датчики, которые будет использовать оптический канал связи, в недоступных ранее местах. Но это лишь один простой пример. Будущие экипажи лунных или марсианских миссий получат возможность создавать на месте требующиеся запасные части оборудования и инструменты. Преимущества здесь очевидны. Конечно, придётся брать с собой металлическое сырьё, но разработчики надеются, что подходящий материал можно будет добывать из грунта чужой планеты. Пока оборудование для процесса EBF3 громоздкое, однако уже сконструированы опытные образцы, прошедшие испытания в невесомости перед отправкой на МКС. И пусть технология не умеет синтезировать обед для команды космической станции, однажды она может помочь в критический момент сделать важную деталь.