Sandia National Laboratories patrzy na 3D Drukowanie teleskopu w nowy sposób

Lekki, naziemny teleskop został wydrukowany w 3D w około jednej trzeciej czasu, który zajęłoby tradycyjnie wyprodukowany teleskop, za około jedną piątą kosztów. Naukowcy zastosowali modułową konstrukcję z elementami drukowanymi 3D oraz algorytmami korekcji obrazu dla optycznego projektu teleskopu.

Istnieją dwa sposoby podejścia do precyzji, mówi Sandia - aby każdy element był dokładnie tolerowany prosty montaż lub wykonanie mniej precyzyjnych części i skompensowanie bardzo precyzyjnego procesu montażu. Obróbka daje części o bardzo precyzyjnych wymiarach, ale nie radzi sobie ze skomplikowanymi, niekonwencjonalnymi geometriami, do których można drukować w 3D. Drukowanie 3D tworzy część i materiał w tym samym czasie, a wciąż trwają badania nad wpływem właściwości materiałów i ich zmianami.

"Czy możemy zaprojektować system? to nie obchodzi, czy twój materiał nie jest tak dobry, jak się spodziewałeś? Czy potrafisz zaprojektować system, który nie dba o to, by twoje części nie były tak dokładne wymiarowo? "- zapytał inżynier mechanik Ted Winrow, który kierował projektem. "Jeśli czujesz się niewrażliwy na rzeczy, których dodatek nie jest zbyt dobry, wykorzystujesz wszystkie jego dobre rzeczy."

Przykładowo, typowy aparat ma półkę, która musi być bardzo precyzyjna, ponieważ jego położenie określa położenie obiektywu. Sandia, tworząc obiektywy do teleskopu, stworzył prosty cylinder bez półek.

Winrow powiedział, że zamiast tego "trzymamy obiektyw w bardzo precyzyjnej pozycji przy użyciu bardzo precyzyjnego oprzyrządowania. Trzymamy soczewkę we właściwym miejscu, a następnie wstrzykiwamy wokół niej żywicę epoksydową i zamykamy ją na miejsce. Możemy wytwarzać części, które są mniej precyzyjne w odniesieniu do wymiarów ze względu na epoksyd w procesie. Dokładne oprzyrządowanie. "

Sandia złożyła wniosek o patent na monolityczne tytanowe zginanie, które jest elementem mocowania lustra teleskopowego. Elastyczność to szeroka gama elementów, które są używane jak połączenia między ciałami sztywnymi. Zagięcie elementu powoduje ruch wspólny. Nie jest możliwe sztywne mocowanie metalu do szkła, ponieważ oba materiały rozszerzają się i kurczą z różną szybkością, gdy zmienia się temperatura, powodując odkształcenie lub nawet pęknięcie szkła.

Elastyczność działa jak sprężyna, chociaż nie jest w kształcie cewki. Konstrukcja Sandii ma kształt cylindryczny, około dwóch cali długości i średnicy 3/4 cala, z bardzo cienkimi ostrzami zginającymi. Dołączone są trzy elastyczne mocowaniado lusterek z żywicą epoksydową, łagodząc skurcze i stres ekspansji, gdy lustra przyczepiają się do szkieletu z włókna węglowego.

Zespół projektantów mechaniki precyzyjnej pracował z projektantem optycznym Sandii Jeffem Huntem i autorami algorytmów Dennis Lee i Eric Shields projekt. Według Winrowa konstrukcja soczewki tworzy surowy obraz z zniekształceniami i innymi błędami, ale algorytmy oprogramowania korygują te błędy.

"Myśl była taka, że ​​mógłbyś mieć mniej precyzyjną optykę i poprawiać ją za pomocą oprogramowania, zasadniczo po fakcie - powiedział Winrow. "Podobnie jak zaprojektowaliśmy mechaniczny sprzęt, który był niewrażliwy na dodatkowe niedociągnięcia w produkcji i korzystał z jego zalet, Jeff zoptymalizował układ optyczny systemu, aby oprogramowanie zachowało właściwości obrazu, których algorytmy nie byłyby w stanie wykonać tak dobrze. Możesz uzyskać taką samą wydajność, gdybyś wydał trzy razy więcej pieniędzy na lepszą optykę. "

Projekt dobiegł końca, ale Sandia National Laboratories wciąż używa informacji, które od niego otrzymali, zgodnie z to Winrow CD3D .

"To właśnie przyglądał się projekt, w jaki sposób te sposoby mogłyby przyspieszyć i tańsze i równie dobre "- powiedział. "Jeśli mówisz o rzeczach, które możesz oddać, rzeczy, które możesz zrekompensować po fakcie, otwierają one rejony po stronie designu."