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Laserhologramme werden die Qualität des industriellen XNUMXD-Drucks verbessern

15.12.2019

Einer der Mängel moderner industrieller Technologien des dreidimensionalen Laserdrucks ist eine starke Erwärmung an der Kontaktstelle des Metalls mit dem Laserlichtstrahl. Diese Erwärmung schmilzt das Metallpulver, führt aber auch Bereiche innerer mechanischer Spannung und Verformung des herzustellenden Teils ein. Und all diese Dinge sind praktisch unvorhersehbar, was es unmöglich macht, sie irgendwie zu kompensieren. Eine Gruppe von Forschern der University of Cambridge hat jedoch einen Weg gefunden, das oben beschriebene Problem zu lösen. Mit Hilfe spezieller holografischer Bilder, die von einem Computer mit komplexen Algorithmen generiert werden, ist es möglich, die Verteilung der Laserlichtenergie in drei Dimensionen zu steuern, wodurch eine unnötige Erwärmung des hergestellten Teils vermieden werden kann.

"Statt eines einzelnen Strahls aus Hochleistungslaserlicht verwenden wir mehrere Laserlichtstrahlen, die auf bestimmte Weise an der richtigen Stelle im dreidimensionalen Raum fokussiert werden", sagt Professor Tim Wilkinson (Tim Wilkinson), Leiter von dieses Projekt, - "Dies ermöglicht es uns, Teile "dreidimensionaler zu drucken und thermischen Verzug zu vermeiden.

Das Hologramm, aus dem das XNUMXD-Objekt gedruckt wird, wird vom Computer mit einer Geschwindigkeit von etwa tausend Mal pro Sekunde berechnet und modifiziert, um die Kontrolle über die Energieverteilung zu verbessern. Gleichzeitig berücksichtigen die Algorithmen, die das Kontrollhologramm erzeugen, eine Reihe von Feinheiten, wie z. B. Eigenschaften der verwendeten Materialien, optische Verzerrungen, aktuelle Temperatur usw. „Dieser holografische Ansatz ermöglicht es uns, Dinge zu tun, die vorher unmöglich waren. Es gibt bestimmte Arten von Strukturen, die aufgrund der auftretenden thermischen Verformungen nicht gedruckt werden können“, sagt Professor Wilkinson.

Jetzt haben Wissenschaftler bereits eine Pilotanlage mit drei Lasern erstellt, deren Strahlen von einem Silizium-„Mikrodisplay“ reflektiert werden, einer dünnen Schicht aus Flüssigkristallen auf der Oberfläche eines Siliziumchips, die als kontrolliertes Beugungsgitter fungiert und die Phase der Reflexion ändert Laserstrahl. Und in naher Zukunft planen die Cambridge-Forscher den Bau einer fortschrittlicheren Anlage, die acht Laser mit einer Gesamtleistung von 200 W verwenden wird, was ausreicht, um Aluminiumpulverpartikel zu schmelzen.

Zusätzlich zum Testen des Betriebs von Flüssigkristall-Mikrodisplays bei dieser Laserlichtleistung werden die Wissenschaftler unter Verwendung der neuen Anlage mit Metallpulvern unter Zugabe von Kunststoffen und Harzen arbeiten, um die Algorithmen zum Kompilieren von Kontrollhologrammen zu verbessern. Es ist geplant, 2020 eine neue und größere Anlage in Betrieb zu nehmen, und das Projekt, das zu einer voll funktionsfähigen Industrieanlage führen soll, soll bis 2022 abgeschlossen sein.

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