SLM輕量化3D打印技術，使太空望遠鏡的金屬鏡面重量減輕75％

金屬3D打印輕量化技術在航空航天等領域已經(jīng)開始應用，2018年1月25日，南極熊獲悉，弗勞恩霍夫應用光學和精密工程研究所（IOF）使用SLM 3D打印技術，將掃描鏡和太空望遠鏡的重量減輕了75％，這些將于下周在舊金山舉辦的Photonics West展會上展出。

在今年的加利福尼亞州Photonics West展覽會上，德國研究機構Fraunhofer IOF展示一系列基于激光的創(chuàng)新技術，其中包括采取輕量化增材制造技術制造的3D打印掃描鏡和太空望遠鏡，比傳統(tǒng)的產(chǎn)品輕75％。

Fraunhofer IOF公司的專家團隊使用Selective Laser Melting（激光選區(qū)融化3D打印技術）來制造這些超輕金屬鏡。由于包括隨機和對稱結構在內(nèi)的輕量化設計，使用AlSi12，AlSi40和Al6061等材料可以實現(xiàn)高達75％的質(zhì)量減少，所有這些材料現(xiàn)在都可以用于3D打印工藝。

這對于金屬鏡來說大大減少了質(zhì)量，但Fraunhofer IOF已經(jīng)不是第一次制造出令人難以置信的輕質(zhì)金屬光學元件了。多年來，研究所一直使用金剛石刀具和切削技術等工具將鋁轉(zhuǎn)化為輕質(zhì)結構。但是這些方法的范圍是有限的：基板幾何形狀是有限的，這意味著只能形成一定的簡單形狀。

通過增材制造技術使得該范圍顯著擴大， Fraunhofer IOF使用SLM 3D打印機將金屬粉末打印成復雜部件，并不斷嘗試將新材料加入到工藝中。

在最近的一項研究中發(fā)現(xiàn)，過共晶鋁硅作為3D打印材料運行良好，冷卻速率非常高，用于粉末顆粒的熔合。 據(jù)說所得到的機械性能與相同化學組成的傳統(tǒng)合金的機械性能相當或更好，而精細微結構的孔隙率低于0.05％。

但是，鏡子的3D打印特別重要的是減輕重量， Fraunhofer IOF工程師通過生成規(guī)則的單元結構，規(guī)則或不規(guī)則的格子，拓撲優(yōu)化的設計以及運行結構方法的模擬能夠做到這一點。

這意味著鏡子的內(nèi)部區(qū)域?qū)Y構的穩(wěn)定性沒有直接影響的區(qū)域?qū)⒈蝗コ?，可以通過減少密度來減少質(zhì)量。

盡管3D打印機出的鏡面不能馬上使用，在使用SLM打印機對這些輕型結構進行3D打印之后，使用其他技術對其進行后處理，以獲得高水平的光學精度。 Fraunhofer IOF表示，在這個后處理步驟之后，尺寸為150毫米的反射鏡具有“高穩(wěn)定性和剛度”以及<1納米RMS的表面粗糙度和<150納米PV的偏差。

西部光電大會將迎來約2萬名參觀者，屆時將有機會觀看5,200多場演講和1300多家參展商。這些參觀者還將能夠看到來自Fraunhofer IOF的其他激動人心的創(chuàng)新成果，包括其新型AR-plas2技術，該技術可為寬帶增透膜（在某些領域使用增材制造）生產(chǎn)有機納米結構，用于制備和測量量子力學性能的激光技術光子和原子，等等。


編譯自3ders