ann14011-ru — Объявление

3D-печать компонентов VLT

10 февраля 2014 г.

Недавно в ESO была использована инновационная техника 3D-печати [1] для изготовления деталей двух новых составных частей телескопа. Эти детали потребовались для приемника MUSE на Очень Большом Телескопе ESO в Чили (VLT) и являются частью проекта Adaptive Optics Facility. Техника 3D-печати является очень многообещающей для автоматизации производства типовых деталей сложной формы, которые часто требуются для астрономических инструментов. При ее применении детали изготовляются гораздо быстрее и дешевле, и варьировать их форму гораздо проще.

Первая деталь, произведенная немецкой фирмой voxeljet AG, является частью нового кронштейна системы датчиков [2], смонтированной на телескопе для работы с инструментом MUSE. Она также необходима для присоединения модуля адаптивной оптики GALACSI, который будет установлен в 2015 г. Кронштейн представляет собой металлическую конструкцию, несущую три плоских зеркала [3], которые направляют световые пучки на датчики управления системами адаптивной оптики VLT и необходимы для гидирования телескопа во время наблюдений.

Данный компонент был создан с использованием техники прецизионного литья (investment casting), традиционно применяемой для изготовления деталей очень сложной формы, таких, например, как лопасти газовых турбин. При использовании этого метода, вначале строится компьютерная модель детали и ее механические свойства анализируются стандартными промышленными способами. Когда создание виртуальной модели с необходимыми свойствами завершено, для нее печатается форма – в данном случае, она была изготовлена из термопластического полиметилметакрилата.

Следующим шагом является изготовление отливки-негатива из покрытой воском пластиковой формы. Затем форма покрывается жаропрочной керамикой. Под воздействием высокой температуры керамика затвердевает, а пропитанная воском форма расплавляется и вытекает из керамической оболочки. Образуется идеальной формы матрица, в которую и заливается металл при окончательной отливке.

Предыдущая версия кронштейна была изготовлена из бериллия, легкого металла, удовлетворяющего  техническим требованиям к детали. Бериллий, однако, является высокотоксичным материалом, и после монтажа детали уже не может быть подвергнут механической обработке без угрозы для безопасности человека. Поэтому для окончательной отливки новой детали был использован высокосортный алюминий.

Вторая деталь, разделительная шайба для тестовой камеры VLT, была изготовлена другой немецкой компанией, специализирующейся на литье из металла, ACTech GmbH. Эта часть была сделана из кованого магниевого чугуна с использованием той же прецизионной техники литья, с тем отличием, что исходная форма была выполнена методом лазерного спекания.

Ссылки

[1] 3D-печать является дополнительным  производственным процессом, позволяющим сократить время изготовления детали, минимизировать отходы материала и сэкономить средства компании-производителя. Традиционные производственные техники, такие, как фрезеровка и обточка, являются субтрактивными процессами, при которых материал снимается с большой заготовки до достижения деталью заданной формы. При этом образуется большое количество отходов в форме стружки и опилок. Этого не происходит при аддитивных процессах, когда материал наслаивается на исходную заготовку, пока не достигается требуемая форма. 3D-печать, и в частности 3D-печать для литейного производства позволяет изготовлять детали такой сложной геометрии, которые невозможно реализовать каким-либо другим методом.

[2] Функция нового кронштейна – сместить фокус системы активной оптики телескопа на 250 мм от исходного положения. В результате новое положение фокальной плоскости теперь находится в 500 мм от фланца фокуса Нэсмита. Это дополнительное расстояние обеспечит установку GALACSI – модуля адаптивной оптики для приемника MUSE.

[3] Эти зеркала изготовлены из HB-CESIC® -- карбида кремния, усиленного углеродными волокнами. Этот материал характеризуется исключительной твердостью, очень высокой удельной жесткостью и гизким коэффициентом теплового расширения. Зеркала изготовлены фирмами ecm Engineered Ceramic Materials GmbH и Berliner Glas.

 

Контакты

Christoph Frank
ESO, Germany
Tel: +49 89 3200 6296
Email: cfrank@eso.org

Antonio Manescau
ESO, Germany
Tel: +49 89 3200 6142
Email: amanesca@eso.org

Robin Arsenault
ESO, Germany
Tel: +49 89 3200 6524
Email: rarsenau@eso.org

 

Об объявлении

ID:ann14011

Изображения

New VLT component created using 3D printing
New VLT component created using 3D printing
только на английском