La fabricación de formas libres con haz de electrones ( EBF 3 ) es un proceso de fabricación aditiva que permite crear piezas con una forma casi final . Requiere mucha menos materia prima y mecanizado de acabado que los métodos de fabricación tradicionales. La EBF 3 se realiza en una cámara de vacío en la que se enfoca un haz de electrones sobre una fuente de metal que se alimenta constantemente, que se funde y se aplica según lo requiera un dibujo en capas tridimensional (una capa a la vez) sobre un sustrato metálico giratorio hasta que la pieza esté completa.
El uso de la soldadura por haz de electrones para la fabricación aditiva fue desarrollado por primera vez por Vivek Davé en 1995 como parte de su tesis doctoral en el MIT . [1] El proceso se denominó fabricación de forma libre sólida por haz de electrones (EBSFF). Un equipo del Centro de Investigación Langley de la NASA (LaRC) dirigido por Karen Taminger desarrolló el proceso, llamándolo fabricación de forma libre por haz de electrones (EBF 3 ). [2] [3] EBF 3 es un proceso de fabricación aditiva patentado por la NASA diseñado para construir piezas con forma casi neta que requieren menos materia prima y mecanizado de acabado que los métodos de fabricación tradicionales. EBF 3 es un proceso mediante el cual la NASA planea construir piezas de metal en entornos de gravedad cero ; este proceso aditivo en capas utiliza un haz de electrones y una materia prima de alambre sólido para fabricar piezas metálicas. Los futuros astronautas estacionados en la Luna o Marte podrían emplear EBF3 para producir piezas de repuesto localmente en lugar de depender de piezas lanzadas desde la Tierra, posiblemente incluso extrayendo materia prima de los suelos circundantes. Según los expertos del Centro de Investigación Aeronáutica de la NASA (NASA LaRC), la industria aeronáutica es la que tiene más potencial para este procedimiento, ya que se espera que se produzcan avances significativos en la reducción de los subproductos de desecho del mecanizado. Normalmente, un fabricante de aviones empezaría con un bloque de titanio de 2.700 kilos y utilizaría miles de litros de fluido de corte para reducirlo a un artículo de 136 kilos, lo que dejaría 2.500 kilos de material que habría que reciclar. Según Taminger, "con EBF3 se puede fabricar la misma pieza utilizando sólo 159 kilos de titanio y mecanizar sólo 22 kilos para conseguir que la pieza alcance su configuración final. Y el proceso EBF3 utiliza mucha menos electricidad para crear la misma pieza". [4]
El concepto operativo de EBF 3 es construir una pieza de metal con una forma casi neta directamente a partir de un archivo de diseño asistido por computadora (CAD). Las prácticas actuales de mecanizado asistido por computadora comienzan con un modelo CAD y utilizan un posprocesador para escribir las instrucciones de mecanizado ( código G ) que definen las trayectorias de la herramienta de corte necesarias para fabricar la pieza. EBF 3 utiliza un proceso similar, comenzando con un modelo CAD, reduciéndolo numéricamente en capas, luego utilizando un posprocesador para escribir el código G que define la trayectoria de deposición y los parámetros de proceso para el equipo EBF 3. [5] Utiliza un haz de electrones enfocado en un entorno de vacío para crear un baño de fusión sobre un sustrato metálico. La superficie del sustrato traslada el haz mientras el alambre de metal se introduce en el baño de fusión. El depósito se solidifica inmediatamente después de que ha pasado el haz de electrones, teniendo suficiente resistencia estructural para sostenerse. La secuencia se repite de manera aditiva por capas para producir una pieza con una forma casi neta que solo necesita mecanizado de acabado. El proceso EBF 3 es escalable para componentes desde fracciones de pulgada hasta decenas de pies, limitado principalmente por el tamaño de la cámara de vacío y la cantidad de materia prima de alambre disponible. [6]
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