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3D打印技术可极大减轻扫描仪和望远镜重量

导读: 弗劳恩霍夫应用光学和精密工程研究所(IOF)使用SLM 3D打印技术,将扫描镜和太空望远镜的重量减轻了75%。镜头将于下周在旧金山举办的Photonics West展会上展出。

弗劳恩霍夫应用光学和精密工程研究所(IOF)使用SLM 3D打印技术,将扫描镜和太空望远镜的重量减轻了75%。镜头将于下周在旧金山举办的Photonics West展会上展出。

3D打印技术可极大减轻扫描仪和望远镜重量

在今年的加利福尼亚州Photonics West展览会上,德国研究机构Fraunhofer IOF将展示一系列量子化和增材制造技术。总部位于耶拿的研究所将展示一系列基于激光的创新技术,其中包括3D打印扫描镜和太空望远镜,比传统的产品轻75%。

Fraunhofer IOF公司的专家团队使用Selective Laser Melting(金属增材制造)来制造这些超轻金属镜。由于包括随机和对称结构在内的轻量化设计,使用AlSi12、AlSi40和Al6061等材料可以实现高达75%的重量减少,所有这些材料现在都可以用于3D打印工艺。

这对于金属镜来说大大减少了重量,但Fraunhofer IOF已经不是第一次制造出令人难以置信的轻质金属光学元件了。多年来,研究所一直使用金刚石刀具和切削技术等工具将铝转化为轻质结构。但是这些方法的范围是有限的:基板几何形状是有限的,这意味着只能形成一定的简单形状。

3D打印技术可极大减轻扫描仪和望远镜重量

通过3D打印,该范围显著扩大。Fraunhofer IOF使用SLM 3D打印机生成金属粉末的复杂部件,并不断尝试将新材料加入到工艺中。

在最近的一项研究中,研究所发现,过共晶铝硅作为3D打印材料运行良好,冷却速率非常高,可以用于粉末颗粒的熔合。据说所得到的机械性能与相同化学组成的传统合金的机械性能相当或更好,而精细微结构的孔隙率低于0.05%。

但是,3D打印的镜头可以减轻重量。Fraunhofer IOF工程师通过生成规则的单元结构,规则或不规则的格子,拓扑优化的设计,以及运行结构方法的模拟,能够做到这一点。

3D打印技术可极大减轻扫描仪和望远镜重量

3D打印技术可极大减轻扫描仪和望远镜重量

这意味着结构中的一些不必要的部分简单地被排除在外。镜头的内部区域是对结构的稳定性没有直接影响的区域,可以通过减少密度来减少重量。

尽管打印机不会生成即用镜头。在使用SLM打印机对这些轻型结构进行3D打印之后,使用其他技术对其进行后处理,以获得高水平的光学精度。Fraunhofer IOF表示,在这个后处理步骤之后,尺寸为150毫米的反射镜具有“高稳定性和刚度”以及<1纳米RMS的表面粗糙度和<150纳米PV的偏差。

据悉,Photonics West展览会将迎来约2万名参观者,届时将有机会观看5,200多场演讲和1300多家参展商。此外,参观者还将能够看到来自Fraunhofer IOF的其他激动人心的创新成果,包括其新型AR-plas2技术,该技术可为宽带增透膜生产有机纳米结构,用于制备和测量光子和原子的量子力学性能的激光技术等等。

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