3D-utskrift påverkar tillämpningen av kvantteknologi

Strukturintegrering kan uppnås genom 3D-utskrift, vilket eliminerar behovet av den ursprungliga vakuumfogdesignen, integrerar funktioner och minskar storleken på vakuumkomponenterna, minskar vikten och ökar effekten. Detta är fördelen med 3D-tryckta vakuumkomponenter för kvantteknologiapplikationer

.Tidigare var idén att tillverka vakuumkomponenter genom 3D-utskrift svår att uppnå på grund av problem med porositeten och den mekaniska styrkan hos delar tillverkade av pulverbäddsmetallsmältande 3D-utskriftsteknik. Den senaste utvecklingen inom pulverbäddsmetallsmältning av 3D-utskriftsteknik har emellertid gjort processförmågan avancerad för att möta kraven på densitet och mekaniska egenskaper. Tack vare dessa framsteg har 3D-utskriftsteknik genom smältning av metall i pulverbädd börjat adressera nyckelkomponenter inom många områden. Design och tillverkning har en djupgående inverkan.

Efter tillverkning av denna integrerade vakuummodul använde forskare den i en miljö med ultrahögt tryck för att skapa en vakuumkammare som rymmer extra höga tryck, vilket ger den prestanda som behövs för att fånga kalla atommoln. Atomerna kyls och hålls på plats av en kombination av laserstråle och magnetfält.

För att göra vakuumkomponenterna så lätta som möjligt har forskare förbättrat deras portars geometri, minimerat utrymmet mellan dem och lagt till en tunn inre hud för att rymma UHV. Dessutom upprätthålls symmetrin för kammardesignen, vilket säkerställer att porten förblir vinkelrät mot laserstrålens strålväg, vilket hjälper till att minimera optiska överföringsförluster.

Hela processen är en av de mest fascinerande, originella och bästa tillämpningarna för additiv tillverkning hittills. Som med alla värmeväxlingssystem som tillverkas med 3D-utskrift, innehåller designen av vakuumaggregatet en gitterstruktur som ökar förhållandet yttre ytarea till volym av kammaren och bidrar till värmeavledning. Den slutliga kammardesignen är kompatibel med standard UHV ultrahögvakuumutrustning. 

Förutom kammaren har Added Scientific utvecklat en magnetisk spolebildande insats med en inbyggd vattenkyld kanal för att utforska fördelarna med additiv tillverkning.

Vakuumaggregatet tillverkas med aluminiumlegering AlSi10Mg (den vanligaste aluminiumlegeringen vid tillsatstillverkning) på grund av dess höga specifika hållfasthet 3 och låga densitet. Förutom den typiska värmebehandlingen använder Added Scientific också en separat "åldrande" värmebehandling för att öka materialets hållfasthet.

Ett annat övervägande är den ojämna ytan på delarna tillverkade av PBF pulverbädd metallsmältande 3D-utskriftsteknik. För UHV-applikationer antas den ökade ytarean öka sannolikheten för utgasning. Efter omfattande tester fann teamet emellertid att det acceptabla driftstemperaturområdet nådde 400 ° C även utan ytterligare optimering av materialet och skyddsskiktet.

För kvanttekniska applikationer är fördelarna med 3D-tryckta vakuumkomponenter uppenbara. Kvaliteten på MOT-prototypen från Added Scientific är 245 gram - 70% lättare än den kommersiellt tillgängliga rostfria motsvarigheten.

Detta sparar forskargruppen mycket värdefullt laboratorieutrymme och ett viktigt steg mot bärbarhet av framtida enheter. I princip kan kammaren göras mindre om kammaren är integrerad i ett specialdesignat och ytterligare optimerat system.

Med önskan om kvantteknologi och snabb mognad på relaterade marknader kommer utvecklingen av kapaciteten hos vakuumkammarkomponenter integrerade med 3D-utskriftsstrukturer i hög grad att stödja Storbritanniens nationella kvantteknologiprogram och regeringens åtagande att utveckla kvantteknikindustrin i Storbritannien. .

På lång sikt kommer sannolikt 3D-utskriftsteknik sannolikt att driva revolutionen inom vakuumsystemdesign. Införandet av additiv tillverkningsteknik i vakuumsystemet kommer uppenbarligen att påverka tillämpningen av bärbar kvantteknik och kan också påverka den bredare vetenskapliga och industriella världen. Samtidigt visar detta mycket komplexa vakuumsystem tydligt fördelarna med 3D-utskriftsteknik vid tillverkning av alla komplexa system.

Länk till denna artikel: 3D-utskrift påverkar tillämpningen av kvantteknologi

Reprint Statement: Om det inte finns några speciella instruktioner är alla artiklar på denna webbplats original. Ange källan för omtryck: https: //www.cncmachiningptj.com/，tack！