德國研究所3D列印鏡組 望遠鏡重量減輕75%

2020-12-03 中關村在線

德國弗勞恩霍夫應用光學和精密工程研究所(Fraunhofer IOF)採用SLM 3D列印技術,將太空望遠鏡的鏡組重量減輕了75%,並即將在美國展出這一成果。他們是如何給望遠鏡「減肥」的呢?

如何給天文望遠鏡「減肥」?

弗勞恩霍夫研究所專家團隊使用選擇性雷射熔融(SLM)3D列印技術來製造這些超輕量化的金屬反射鏡。3D列印技術擅長塑造鏤空、對稱的內部結構,再加上使用AlSi12、AlSi40和Al6061這類鋁合金材料,專家們製造出全新結構的金屬反射鏡原型。

利用合金粉末和3D列印技術製造望遠鏡鏡片組

另外在最近的一項研究中發現,過共晶鋁矽(hypereutectic aluminum silicon)作為3D列印材料運行良好,尤其是其高冷卻效率能促進3D列印後的熔融過程。其3D列印品相比常規合金的機械性能更好,而細微結構的孔隙率低於0.05%。總之意思就是說,過共晶鋁矽材料更適合在3D列印技術中用來製作金屬反射鏡。

反射鏡片內部結構的變化

不規則的蜂巢結構實現高強度和輕量化 這是3D列印的功勞

而在金屬反射鏡的內部,對結構的穩定性沒有直接影響的區域,則通過3D列印低密度的蜂窩結構來降低整體重量。3D列印完成後還需要其它技術對鏡組進行後處理,來實現天文望遠鏡比較高的光學精度。弗勞恩霍夫研究所標識,處理後尺寸為150mm的反射鏡表面粗糙度小於1納米、形狀偏差小於150納米。

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