It's a knockout
http://www.economist.com/sciencetechnology/displaystory.cfm?story_id=15268879
Jan 14th 2010
From The Economist print edition
工程師發現一種在鋼材上打洞的新方法
電磁脈衝（Electromagnetic pulses，EMPs）通常與戰爭有關。這個點子是利用一陣能量轟炸來摧毀敵軍的電腦與電信設備。要辦到這件事，常被提出來的方法是原子彈。然而，在一種不那麼極端的方式中 EMPs 也有和平用途。它們被產業界用來為柔軟、質輕的金屬塑形，例如鋁或銅。現在來自德國 Chemnitz，Fraunhofer Institute for Machine Tools and Forming Technology（Fraunhofer IWU）的研究小組已找到一種使用 EMP 裝置為工業界的金屬重量級對手 -- 鋼 -- 塑形及穿孔的方法。很可能藉著停止利用大型、繁重的製程製造車輛到洗衣機一系列商品的需求，來改革製造業。
Verena Krausel 與她的同事透過改進現有的電磁形成機器而使她們的妙招實現。這樣的機器使用一排電容器透過一線圈迅速放電。該線圈將電流轉換成強大的磁場。當準備加工的零件緊鄰這樣一部機器放置，線圈會感應出相應磁場。一如同極相斥（poles repel），二磁場間的排斥作用足以使金屬扭曲。
Dr Krausel 及其同僚透過強化線圈以及增加電容傾瀉電荷的速率，提升她們機器的力量。結果產生一個強烈的磁場 -- 當它擊中鋼材時它會傳遞足夠壓力將緊鄰它的材料衝出（punch out），在這之後留下一個洞。衝擊在鋼材上的壓力約 3,500 大氣壓。那相當於三輛小車的重量強加在一公分見方的區域上。
結果，這部機器能在用以製造車體的那類鋼板（通常 1 mm 厚）上打出直徑 30 mm 的孔。該小組也利用她們的機器在硬化鋼（hardened steel，淬硬鋼，包括不鏽鋼）上打洞。而除了在鋼上衝孔外，這樣一部機器也能在不需使用鑄模（mould）與衝模（die）的情況下塑造出金屬的形狀。
像德國汽車製造巨擘 Volkswagen 這樣的公司也贊助此計畫，因為以 EMP 裝置形成鋼製零件提供數種優勢。利用重壓方式將金屬折彎以及切割孔洞雖然快速，但這種衝擊動作會在孔洞邊緣留下參差不齊的尾渣（tailings），那叫做毛邊（burrs）。這意味著以這種方式壓製而成的部件得要經過修整，通常得用手，那會增加製造成本。當用來擠壓的衝壓機與衝模變鈍時得要一直更換它們，這也會增加支出。
雷射是另一種選擇。它能在鋼材上切出整齊的洞，不過它們比衝壓慢，因為它們需要在零件上到處燒。要運作它們也很昂貴。然而，電磁衝孔能衝壓孔洞而不會撕裂金屬，這意味在這之後不會產生毛邊，而且它不會變鈍。事實上，Dr Krausel 表示，她們的機器能整齊劃一地在 1/5 秒內將鋼板打出一個洞 -- 雷射則要花 1.4 秒。
該團隊成員目前正更進一步開發線圈。她們預期工廠將很快採納此構想，因為那是大家已熟悉設備的一種修改。孔的大小與線圈大小相依，所以在每種應用中都需要特定的線圈。然而，特殊衝孔仍需要傳統衝壓，所以這似乎不會成為一種遏止力量 -- EMP 裝置應該是要能在不磨損自身的情況下，提供連續不斷的精確衝擊。可說是新科技的尷尬處境（hole）。
※ 相關報導：
＊ Electromagnetic fields as cutting tools
http://www.fraunhofer.de/en/press/research-news/2009/12/electromagnetic-fields-as-cutting-tools.jsp
＊ 次世代透鏡允諾更多控制
＊ 電磁波向後走
＊ 「壓馬路」發電 交大綠能新突破
＊ 新技術使我們朝減少新電磁材料的能量損耗邁進
＊ 科學家首度觀察到「磁流」
＊ 「電磁蟲洞」一種可能的隱形技術
＊ 新研究連結熱轉移與材料結合強度
1 則留言:
科幻電影情節或成真 英國研發電子防護罩
中央社 2010-03-21
科幻電影「星際爭霸戰」（Star Trek）裡的「力場防護罩」或許不再是幻想，英國媒體今天報導，英軍科學家正研發這種防護罩，利用脈衝電能抵禦火箭、炸彈碎片等武器，抵擋可能損傷載具的砲彈攻擊。
「每日電訊報」（Daily Telegraph）報導，英國國防部研究開發機構「國防科學技術實驗室」（Dstl）聲稱，將「超級電容器」（supercapacitor）這種材料和載具裝甲結合，使其成為一種巨大電池，並非無稽之談。
當載具偵測到攻擊威脅時，儲存在超級電容器的能量能迅速傳導至包覆在外的金屬外殼，產生強力電磁場。
研究這項計畫的科學家表示，這種電磁場形成短暫的「力場防護罩」（force field），能防禦射入的子彈和砲彈。
雖然這種防護罩僅能維持幾分之一秒，但若時機得宜，能防止撞擊時才爆炸的火箭彈攻擊。超級電容器接著也能迅速充電，以應付另一次攻擊。
這種概念和科幻電影裡飛機等載具周圍有透明「力場防護罩」的情節相似。
Dstl裝甲和防禦科學技術中心負責人詹姆士教授（Bryn James）表示，這種電子裝甲將可望大大減輕軍用載具及坦克的重量。
目前僅少數坦克能配備足夠裝甲防禦火箭彈攻擊。火箭彈撞擊時會產生熔化的銅液，能穿透厚逾1英尺的實心鋼板。
詹姆士教授說：「超級電容器材質能夠蓄電，並在遭受強力攻擊時釋放電力，防禦敵方砲火。」
「你會認為這需要很多電力，但實際上，我們發現它需要的電力少得令人驚訝。」
「傳統的裝甲不過是一堆金屬，但是一枚火箭彈就能射穿逾1英尺的鋼板。要攜帶足夠裝甲抵禦攻擊，重量相當可觀。」
「電子裝甲真正的優勢，在於它相較之下輕的多。」
張貼留言