SLMの軽量3Dプリント技術により、宇宙望遠鏡の金属ミラーの重量が75%削減される

SLMの軽量3Dプリント技術により、宇宙望遠鏡の金属ミラーの重量が75%削減される
金属3Dプリント軽量化技術は、航空宇宙などの分野で使用され始めています。2018年1月25日、Antarctic Bearは、フラウンホーファー応用光学および精密工学研究所(IOF)がSLM 3Dプリント技術を使用して、走査ミラーと宇宙望遠鏡の重量を75%削減したことを知りました。これらは来週、サンフランシスコで開催されるPhotonics West展示会で展示される予定です。



今年カリフォルニアで開催されるPhotonics Westショーでは、ドイツの研究機関であるFraunhofer IOFが、従来の製品より75%軽量な軽量積層造形技術を使用して作られた3Dプリントの走査ミラーや宇宙望遠鏡など、レーザーベースのさまざまなイノベーションを展示しています。

フラウンホーファーIOFの専門家チームは、選択的レーザー溶融法(3D印刷技術)を使用して、これらの超軽量金属ミラーを製造しました。ランダム構造や対称構造などの軽量設計により、AlSi12、AlSi40、Al6061 などの材料を使用して最大 75% の質量削減を実現でき、これらはすべて 3D 印刷プロセスで使用できるようになりました。

これは金属ミラーとしては大幅な質量削減ですが、フラウンホーファーIOFが信じられないほど軽量な金属光学系を開発したのはこれが初めてではありません。同研究所は長年にわたり、ダイヤモンドカッターなどの工具や切削技術を使用して、アルミニウムを軽量構造物に変換してきた。しかし、これらの方法には範囲の制限があります。つまり、基板の形状が制限されており、特定の単純な形状しか形成できないということです。




この範囲は、積層造形技術によって大幅に拡大されました。Fraunhofer IOF は、SLM 3D プリンターを使用して金属粉末を複雑な部品に印刷し、プロセスに新しい材料を追加する実験を継続的に行っています。

最近の研究では、過共晶アルミニウムシリコンは、粉末粒子の融合のための非常に高い冷却速度を備えた 3D プリント材料として適していることがわかりました。 得られた機械的特性は、同じ化学組成の従来の合金と同等かそれ以上であると言われており、微細なミクロ組織の多孔度は 0.05% 未満です。

しかし、ミラーの 3D プリントにとって特に重要なのは軽量化であり、フラウンホーファー IOF のエンジニアは、規則的なセル構造、規則的または不規則な格子、位相的に最適化された設計を生成し、構造方法のシミュレーションを実行することでこれを実現しました。







これは、ミラー内の構造の安定性に直接影響を及ぼさない領域が削除され、密度を下げることで質量を減らすことができることを意味します。

3D プリンターで作成された鏡面はすぐには使用できませんが、これらの軽量構造は SLM プリンターを使用して 3D プリントされた後、他の技術を使用して後処理され、高い光学精度が実現されます。フラウンホーファーIOFによれば、この後処理工程を経た150mmサイズのミラーは「高い安定性と剛性」を備え、表面粗さは1nm RMS未満、偏差は150nm PV未満になるという。

Photonics West では約 20,000 人の来場者が訪れ、5,200 件を超えるプレゼンテーションと 1,300 社を超える出展者の展示を観覧する機会が提供されます。来場者は、フラウンホーファー IOF から生まれた他の刺激的なイノベーションも見ることができます。その中には、広帯域反射防止コーティング用の有機ナノ構造を生成するための新しい AR-plas2 テクノロジー (一部の領域では付加製造を使用)、光子と原子の量子力学的特性を準備および測定するためのレーザー テクノロジーなどがあります。


3dersからコンパイル


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