Specchi metallici più leggeri del 75% per scanner e telescopi con la stampa 3d dall’Istituto Fraunhofer

Fraunhofer IOF utilizza la stampa 3D SLM per realizzare specchi metallici più leggeri del 75% per scanner e telescopi

L’Istituto Fraunhofer per l’ottica applicata e l’ingegneria di precisione (IOF) ha utilizzato la stampa 3D SLM per ridurre del 75% il peso degli specchi scanner e degli specchietti telescopici spaziali. Gli specchi saranno mostrati come parte della mostra Photonics West a San Francisco la prossima settimana.

Alla fiera Photonics West di quest’anno in California, l’istituto di ricerca tedesco Fraunhofer IOF parlerà all’evento con un numero di tecnologie quantiche e prodotte additivamente nella sua manica. L’istituto di Jena mostrerà una serie di innovazioni basate sul laser, inclusi specchi di scanner stampati in 3D e specchi telescopici portati nello spazio che sono fino al 75% più leggeri rispetto alle alternative tradizionali.

Secondo Fraunhofer IOF, il suo team di esperti ingegneri ha utilizzato la fusione laser selettiva, una forma di produzione additiva di metallo, per fabbricare questi specchi metallici ultraleggeri. Grazie al loro design leggero, che include strutture stocastiche e simmetriche, è possibile ottenere una riduzione di massa fino al 75% utilizzando materiali come AlSi12, AlSi40 e Al6061, tutti ora qualificati per il processo di stampa 3D.

Una grande riduzione di massa per gli specchi in metallo, ma non è la prima volta che Fraunhofer IOF ha realizzato delle lenti in metallo incredibilmente leggere. Per molti anni, l’istituto ha utilizzato strumenti come frese diamantate e tecnologia di cippatura per trasformare l’alluminio in queste strutture leggere. Ma questi metodi sono limitati nel loro scopo: la geometria del substrato è limitata, il che significa che possono essere fatte solo certe forme semplici.

Con la produzione additiva, tale ambito si allarga considerevolmente. Fraunhofer IOF ha utilizzato le stampanti 3D SLM per generare parti complesse da polvere metallica e sta costantemente cercando di incorporare nuovi materiali nel processo.

In un recente studio, l’istituto ha scoperto che il silicio di alluminio ipereutettico funzionava bene come materiale di stampa 3D, con velocità di raffreddamento molto elevate utilizzate per fondere le particelle di polvere. Le proprietà meccaniche risultanti erano dette “paragonabili o migliori di” quelle delle leghe convenzionali della stessa composizione chimica, mentre le microstrutture fini avevano una porosità inferiore allo 0,05%.

Ma ciò che è particolarmente importante con la stampa 3D degli specchi sta riducendo il peso. Gli ingegneri IOF di Fraunhofer sono stati in grado di farlo generando strutture cellulari regolari, reticoli regolari o irregolari e progetti ottimizzati per la topologia e eseguendo simulazioni di approcci strutturali.

Ciò significa che alcuni bit inutili della struttura vengono semplicemente esclusi. Le aree interne di uno specchio, aree che non contribuiscono direttamente alla stabilità della struttura, possono essere ridotte in massa rendendole meno dense.

La stampante non sforna tuttavia uno specchio pronto per l’uso. Dopo che queste strutture leggere vengono stampate in 3D utilizzando la stampante SLM, vengono post-elaborate utilizzando altre tecniche per ottenere un alto livello di precisione ottica. Fraunhofer IOF afferma che, dopo questa fase di post-elaborazione, specchi con dimensioni di 150 mm mostrano “elevata stabilità e rigidità” insieme a rugosità superficiale di <1 nm RMS e deviazione della forma di <150 nm PV.

La conferenza Photonics West accoglierà circa 20.000 visitatori che avranno la possibilità di vedere circa 5.200 presentazioni e 1.300 espositori. Questi visitatori potranno inoltre vedere altre interessanti innovazioni di Fraunhofer IOF, tra cui la nuova tecnologia AR-plas2 che produce nanostrutture organiche per rivestimenti antiriflesso a banda larga (utilizzando la produzione additiva in determinate aree), la tecnologia laser per la preparazione e la misurazione delle proprietà meccaniche quantistiche di fotoni e atomi e altro ancora.

Be the first to comment on "Specchi metallici più leggeri del 75% per scanner e telescopi con la stampa 3d dall’Istituto Fraunhofer"

Leave a comment