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

在今年的加利福尼亞州Photonics West展覽會上，德國研究機構Fraunhofer IOF將展示一系列量子化和增材制造技術。總部位于耶拿的研究所將展示一系列基于激光的創新技術，其中包括3D打印掃描鏡和太空望遠鏡，比傳統的產品輕75％。

Fraunhofer IOF公司的專家團隊使用Selective Laser Melting（金屬增材制造）來制造這些超輕金屬鏡。由于包括隨機和對稱結構在內的輕量化設計，使用AlSi12、AlSi40和Al6061等材料可以實現高達75％的重量減少，所有這些材料現在都可以用于3D打印工藝。

這對于金屬鏡來說大大減少了重量，但Fraunhofer IOF已經不是第一次制造出令人難以置信的輕質金屬光學元件了。多年來，研究所一直使用金剛石刀具和切削技術等工具將鋁轉化為輕質結構。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單形狀。

通過3D打印，該范圍顯著擴大。Fraunhofer IOF使用SLM 3D打印機生成金屬粉末的復雜部件，并不斷嘗試將新材料加入到工藝中。

在最近的一項研究中，研究所發現，過共晶鋁硅作為3D打印材料運行良好，冷卻速率非常高，可以用于粉末顆粒的熔合。據說所得到的機械性能與相同化學組成的傳統合金的機械性能相當或更好，而精細微結構的孔隙率低于0.05％。

但是，3D打印的鏡頭可以減輕重量。Fraunhofer IOF工程師通過生成規則的單元結構，規則或不規則的格子，拓撲優化的設計，以及運行結構方法的模擬，能夠做到這一點。

這意味著結構中的一些不必要的部分簡單地被排除在外。鏡頭的內部區域是對結構的穩定性沒有直接影響的區域，可以通過減少密度來減少重量。

盡管打印機不會生成即用鏡頭。在使用SLM打印機對這些輕型結構進行3D打印之后，使用其他技術對其進行后處理，以獲得高水平的光學精度。Fraunhofer IOF表示，在這個后處理步驟之后，尺寸為150毫米的反射鏡具有“高穩定性和剛度”以及<1納米RMS的表面粗糙度和<150納米PV的偏差。

據悉，Photonics West展覽會將迎來約2萬名參觀者，屆時將有機會觀看5,200多場演講和1300多家參展商。此外，參觀者還將能夠看到來自Fraunhofer IOF的其他激動人心的創新成果，包括其新型AR-plas2技術，該技術可為寬帶增透膜生產有機納米結構，用于制備和測量光子和原子的量子力學性能的激光技術等等。