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弗勞恩霍夫應(yīng)用光學(xué)和精密工程研究所（IOF）使用SLM 3D打印技術(shù)，將掃描鏡和太空望遠(yuǎn)鏡的重量減輕了75％。鏡頭將于下周在舊金山舉辦的Photonics West展會(huì)上展出。

在今年的加利福尼亞州Photonics West展覽會(huì)上，德國(guó)研究機(jī)構(gòu)Fraunhofer IOF將展示一系列量子化和增材制造技術(shù)。總部位于耶拿的研究所將展示一系列基于激光的創(chuàng)新技術(shù)，其中包括3D打印掃描鏡和太空望遠(yuǎn)鏡，比傳統(tǒng)的產(chǎn)品輕75％。

Fraunhofer IOF公司的專家團(tuán)隊(duì)使用Selective Laser Melting（金屬增材制造）來(lái)制造這些超輕金屬鏡。由于包括隨機(jī)和對(duì)稱結(jié)構(gòu)在內(nèi)的輕量化設(shè)計(jì)，使用AlSi12、AlSi40和Al6061等材料可以實(shí)現(xiàn)高達(dá)75％的重量減少，所有這些材料現(xiàn)在都可以用于3D打印工藝。

這對(duì)于金屬鏡來(lái)說(shuō)大大減少了重量，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(xué)元件了。多年來(lái)，研究所一直使用金剛石刀具和切削技術(shù)等工具將鋁轉(zhuǎn)化為輕質(zhì)結(jié)構(gòu)。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(jiǎn)單形狀。

通過(guò)3D打印，該范圍顯著擴(kuò)大。Fraunhofer IOF使用SLM 3D打印機(jī)生成金屬粉末的復(fù)雜部件，并不斷嘗試將新材料加入到工藝中。

在最近的一項(xiàng)研究中，研究所發(fā)現(xiàn)，過(guò)共晶鋁硅作為3D打印材料運(yùn)行良好，冷卻速率非常高，可以用于粉末顆粒的熔合。據(jù)說(shuō)所得到的機(jī)械性能與相同化學(xué)組成的傳統(tǒng)合金的機(jī)械性能相當(dāng)或更好，而精細(xì)微結(jié)構(gòu)的孔隙率低于0.05％。

但是，3D打印的鏡頭可以減輕重量。Fraunhofer IOF工程師通過(guò)生成規(guī)則的單元結(jié)構(gòu)，規(guī)則或不規(guī)則的格子，拓?fù)鋬?yōu)化的設(shè)計(jì)，以及運(yùn)行結(jié)構(gòu)方法的模擬，能夠做到這一點(diǎn)。

這意味著結(jié)構(gòu)中的一些不必要的部分簡(jiǎn)單地被排除在外。鏡頭的內(nèi)部區(qū)域是對(duì)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性沒(méi)有直接影響的區(qū)域，可以通過(guò)減少密度來(lái)減少重量。

盡管打印機(jī)不會(huì)生成即用鏡頭。在使用SLM打印機(jī)對(duì)這些輕型結(jié)構(gòu)進(jìn)行3D打印之后，使用其他技術(shù)對(duì)其進(jìn)行后處理，以獲得高水平的光學(xué)精度。Fraunhofer IOF表示，在這個(gè)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R(shí)MS的表面粗糙度和<150納米PV的偏差。

據(jù)悉，Photonics West展覽會(huì)將迎來(lái)約2萬(wàn)名參觀者，屆時(shí)將有機(jī)會(huì)觀看5,200多場(chǎng)演講和1300多家參展商。此外，參觀者還將能夠看到來(lái)自Fraunhofer IOF的其他激動(dòng)人心的創(chuàng)新成果，包括其新型AR-plas2技術(shù)，該技術(shù)可為寬帶增透膜生產(chǎn)有機(jī)納米結(jié)構(gòu)，用于制備和測(cè)量光子和原子的量子力學(xué)性能的激光技術(shù)等等。