3D-печать влияет на применение квантовых технологий

Интеграция структуры может быть достигнута с помощью 3D-печати, что устраняет необходимость в оригинальной конструкции вакуумного соединения, интегрирует функции и уменьшает размер вакуумных компонентов, уменьшая вес и увеличивая мощность. Это преимущество напечатанных на 3D-принтере вакуумных компонентов для приложений квантовых технологий.

Раньше идея изготовления вакуумных компонентов с помощью 3D-печати была трудной из-за проблем с пористостью и механической прочностью деталей, изготовленных с помощью технологии 3D-печати с плавлением металла в порошковом слое. Тем не менее, последние разработки в технологии 3D-печати с плавлением металла в порошковом слое улучшили технологические возможности, чтобы удовлетворить требованиям к плотности и механическим свойствам. Благодаря этим достижениям технология 3D-печати путем плавления металла в порошковом слое стала применяться в ключевых компонентах во многих областях. Дизайн и производство имеют огромное влияние.

После изготовления этого интегрированного вакуумного модуля ученые применили его в среде сверхвысокого давления, чтобы создать вакуумную камеру, которая может выдерживать сверхвысокое давление, обеспечивая производительность, необходимую для захвата холодных атомных облаков. Атомы охлаждаются и удерживаются на месте комбинацией лазерного луча и магнитного поля.

Чтобы сделать вакуумные компоненты как можно более легкими, ученые улучшили геометрию их портов, уменьшив расстояние между ними и добавив тонкую внутреннюю оболочку для размещения сверхвысокого вакуума. Кроме того, сохраняется симметрия конструкции камеры, гарантируя, что порт остается перпендикулярным пути лазерного луча, что помогает минимизировать потери при оптической передаче.

Весь процесс представляет собой одно из самых интересных, оригинальных и лучших применений аддитивного производства на сегодняшний день. Как и все системы теплообмена, изготовленные с помощью 3D-печати, конструкция вакуумного узла содержит решетчатую структуру, которая увеличивает отношение площади внешней поверхности к объему камеры и способствует отводу тепла. Окончательная конструкция камеры совместима со стандартным сверхвысоковакуумным оборудованием сверхвысокого вакуума. 

В дополнение к камере, Added Scientific разработала вставку для формирования магнитной катушки со встроенным каналом с водяным охлаждением, чтобы исследовать преимущества аддитивного производства.

Вакуумная сборка изготавливается из алюминиевого сплава AlSi10Mg (наиболее часто используемого алюминиевого сплава в аддитивном производстве) из-за его высокой удельной прочности 3 и низкой плотности. В дополнение к обычной термообработке, Added Scientific также использует отдельную термообработку «старением» для увеличения прочности материала.

Еще одним соображением является шероховатость поверхности деталей, изготовленных с помощью технологии 3D-печати методом плавления металла PBF. Считается, что для сверхвысокого вакуума увеличенная площадь поверхности увеличивает вероятность выделения газа. Однако после обширных испытаний команда обнаружила, что допустимый диапазон рабочих температур достиг 400 ° C даже без дальнейшей оптимизации материала и защитного слоя.

Для приложений квантовой технологии преимущества вакуумных компонентов, напечатанных на 3D-принтере, очевидны. Качество прототипа MOT, созданного компанией Added Scientific, составляет 245 граммов - на 70% легче, чем у имеющегося в продаже аналога из нержавеющей стали.

Это сэкономит исследовательской группе много ценного лабораторного пространства и станет важным шагом на пути к переносимости будущих устройств. В принципе, если камеру интегрировать в специально разработанную и дополнительно оптимизированную систему, камеру можно сделать меньше.

В связи со стремлением к квантовым технологиям и быстрым развитием соответствующих рынков развитие возможностей компонентов вакуумных камер, интегрированных со структурами 3D-печати, будет в значительной степени поддерживать Национальную программу квантовых технологий Великобритании и приверженность правительства развитию индустрии квантовых технологий в Великобритании. .

В долгосрочной перспективе технология 3D-печати, вероятно, приведет к революции в дизайне вакуумных систем. Внедрение технологии аддитивного производства в вакуумную систему, очевидно, повлияет на применение портативной квантовой технологии, а также может повлиять на более широкий научный и промышленный мир. В то же время эта очень сложная вакуумная система наглядно демонстрирует преимущества технологии 3D-печати при производстве любой сложной системы.

Ссылка на эту статью ： 3D-печать влияет на применение квантовых технологий

Заявление о перепечатке: Если нет специальных инструкций, все статьи на этом сайте являются оригинальными. Укажите источник для перепечатки: https: //www.cncmachiningptj.com/，thanks！