Il fisico LLNL Ibo Matthews e la rivoluzione nella progettazione laser con una nuova stampante 3d

Nuove tecniche di stampa 3D metal i ricercatori LLNLpotrebbero rivoluzionare la progettazione  laser

il fisico LLNL Ibo Matthews una stampante 3d metal di nuova generazione 03I ricercatori del Lawrence Livermore National Laboratory stanno usando la stampa 3D  metal  per creare strutture forti e leggere per sistemi laser avanzati, che potenzialmente potrebbero rivoluzionare il futuro del design laser. La ricerca coinvolgerà la sperimentazione di un nuovo approccio “feed-forward” per prove e certificazioni.

L’utilizzo di una stampante 3D SLM a letto in polvere, una delle sole quattro del suo genere in tutto il mondo da parte del team di ricercatori guidato dal fisico LLNL Ibo Matthews sta sperimentando  tecniche di stampa, al fine di creare nuovi componenti del sistema laser. La squadra è stata messa in grado di operare senza precedenti controlli di progettazione, grazie ad una piattaforma software personalizzata e ad una stampante 3D sviluppata dall’Istituto Franhofer per la tecnologia laser (ILT) e messa in funzione da Aconity 3D. Installato nel mese di dicembre 2015, la stampante 3D metal è stata ora integratacon la diagnostica e delle telecamere ad alta velocità in grado di esaminare le emissioni termiche e i dettagli di superficie durante il processo di stampa.

Con l’aggiunta di queste caratteristiche extra, i ricercatori possono ora determinare più facilmente come e dove si verificano i difetti durante il processo di stampa: “E ‘molto flessibile;  ci permette di cambiare i parametri che vogliamo “, ha detto Matthews. “Stiamo sviluppando fiducia in quello che abbiamo costruito. Se si verificano eventuali difetti,   il nostro scopo è che l’utente possa avere una mappa 3D disponibile alla fine della costruzione che mostra cosa e dove è successo “.

La ricerca intrapresa da Matthews e co è parte di un’iniziativa più ampia del National Ignition Facility & Photon Science (NIF & PS) per espandere il portafoglio di applicazioni laser, pur mantenendo “competenze di base nel campo della scienza interazione laser-materia”. Il team crede che la stampa metal 3D abbia il potenziale per migliorare le tecnologie laser sia a NIF e sia nei sistemi di bordo che devono essere incredibilmente leggeri quando utilizzati per la scansione aerea e per il telerilevamento, per esempio. “Con precisione, col controllo predittivo del 3D stampa si può mettere la rigidità dove serve,” ha dichiarato Mike Carter, NIF & PS direttore del programma del Dipartimento tecnologico della Difesa  . “È possibile creare strutture funzionalmente graduate per i laser ottici e supporti che sono impossibili da fare con i metodi di produzione tradizionali.”

Anche se il NIF ha già usato le parti metalliche  stampato in 3d in alcune applicazioni, quelle richieste per le applicazioni laser critiche devono essere sottoposte a test approfonditi per garantire la loro solidità. Questo processo di certificazione può essere lungo e laborioso, per cui i ricercatori stanno cercando di sviluppare un metodo di “feed-forward” sulla base di modelli al computer piuttosto che andare per tentativi ed errori. Se questo metodo avrà successo, potrebbe cambiare il modo in cui i componenti metallici sono progettati e costruiti. “A meno che non si abbia un approccio scientifico , non si sa il motivo per cui la parte A è diversa dalla parte B”, ha detto Wayne Re della direzione Fisica e Scienze della Vita del LLNL. “Stiamo davvero spingendo lo stato della tecnica. Siamo all’inizio di alcune nuove applicazioni tecnologiche. ”

Il progetto di stampa 3D metal iniziato lo scorso anno, continuerà per altri due. Durante il resto della ricerca, il team cercherà di coniugare la stampa 3D metal con la diagnostica ottica ad alta fedeltà e il calcolo ad alte prestazioni per creare parti stampate in 3D per sistemi laser. Per farlo, i ricercatori creeranno una “impronta digitale” della certificazione per il suo approccio basato sulla simulazione, contribuendo a garantire che le parti di qualità sono costruite senza tentativi ed errori. “Vorremmo essere predittivi, sulla base dei nostri modelli di fisica, per scoprire che cosa ci si può aspettare con qualsiasi accumulo ed avere dati di monitoraggio per dimostrare che le previsioni siano abbinate al risultato”, ha detto Matthews.

La stampante 3D sviluppata dall’Istituto Franhofer e Aconity 3D dovrà, secondo i ricercatori, dovrà giocare un ruolo importante nello studio della stampa 3D metal per la progettazione del laser.

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