SLM轻量化3D打印手艺使太空千里镜的金属镜面分量

  2018年1月25日,弗劳恩霍夫应用光学和精密工程研究所(IOF)使用SLM3D打印技术,将扫描镜和太空望远镜的重量减轻了75%,这些将于下周在旧金山举办的PhotonicsWest展会上展出。

  在今年的加利福尼亚州PhotonicsWest展览会上,德国研究机构FraunhoferIOF展示一系列基于激光的创新技术,其中包括采取轻量化增材制造技术制造的3D打印扫描镜和太空望远镜,比传统的产品轻75%。

  FraunhoferIOF公司的专家团队使用SelectiveLaserMelting(激光选区融化3D打印技术)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%的质量减少,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质量,但FraunhoferIOF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。

  通过增材制造技术使得该范围显著扩大,FraunhoferIOF使用SLM3D打印机将金属粉末打印成复杂部件,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,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,镜子的3D打印特别重要的是减轻重量,FraunhoferIOF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。

  这意味着镜子的内部区域对结构的稳定性没有直接影响的区域将被去除,可以通过减少密度来减少质量。

  尽管3D打印机出的镜面不能马上使用,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。FraunhoferIOF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。

  西部光电大会将迎来约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。这些参观者还将能够看到来自FraunhoferIOF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(在某些领域使用增材制造)生产有机纳米结构,用于制备和测量量子力学性能的激光技术光子和原子,等等。

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