3D-printen beïnvloedt de toepassing van kwantumtechnologie

Structuurintegratie kan worden bereikt door middel van 3D-printen, waardoor het originele ontwerp van de vacuümverbinding overbodig is, functies worden geïntegreerd en de vacuümcomponenten worden verkleind, waardoor het gewicht wordt verminderd en het vermogen wordt vergroot. Dit is het voordeel van 3D-geprinte vacuümcomponenten voor toepassingen in kwantumtechnologie

Voorheen was het idee om vacuümcomponenten te vervaardigen door middel van 3D-printen moeilijk te realiseren vanwege problemen met de porositeit en mechanische sterkte van onderdelen die zijn gemaakt met poederbed-metaalsmeltende 3D-printtechnologie. De nieuwste ontwikkelingen op het gebied van 3D-printtechnologie voor het smelten van metaal in poederbed hebben echter de procescapaciteit verbeterd om te voldoen aan de vereisten voor dichtheid en mechanische eigenschappen. Dankzij deze vooruitgang is de 3D-printtechnologie door middel van het smelten van metaal in poederbed begonnen met het aanpakken van belangrijke componenten op veel gebieden. Ontwerp en fabricage hebben een grote impact.

Na het vervaardigen van deze geïntegreerde vacuümmodule pasten wetenschappers deze toe in een omgeving met ultrahoge druk om een ​​vacuümkamer te creëren die extra hoge drukken kan opvangen en de prestaties levert die nodig zijn om koude atomaire wolken op te vangen. De atomen worden gekoeld en op hun plaats gehouden door een combinatie van laserstraal en magnetisch veld.

Om de vacuümcomponenten zo licht mogelijk te maken, hebben wetenschappers de geometrie van hun poorten verbeterd, de ruimte ertussen geminimaliseerd en een dunne binnenhuid toegevoegd om plaats te bieden aan de UHV. Bovendien blijft de symmetrie van het kamerontwerp behouden, zodat de poort loodrecht blijft op het straalpad van de laserstraal, wat helpt om optische transmissieverliezen te minimaliseren.

Het hele proces is een van de meest fascinerende, originele en best-of-breed toepassingen van additive manufacturing tot nu toe. Zoals bij alle warmtewisselingssystemen die zijn vervaardigd door 3D-printen, bevat het ontwerp van de vacuümconstructie een roosterstructuur die de verhouding van het externe oppervlak tot volume van de kamer vergroot en bijdraagt ​​aan de warmteafvoer. Het uiteindelijke kamerontwerp is compatibel met standaard UHV ultrahoogvacuümapparatuur. 

Naast de kamer heeft Added Scientific een magnetisch spoelvormend inzetstuk ontwikkeld met een ingebouwd watergekoeld kanaal om de voordelen van additive manufacturing te verkennen.

De vacuümassemblage wordt geproduceerd met behulp van aluminiumlegering AlSi10Mg (de meest gebruikte aluminiumlegering in additieve productie) vanwege de hoge specifieke sterkte 3 en lage dichtheid. Naast de typische warmtebehandeling, gebruikt Added Scientific ook een aparte "verouderende" warmtebehandeling om de sterkte van het materiaal te vergroten.

Een andere overweging is het ruwe oppervlak van de onderdelen die zijn gemaakt met PBF-poederbed-metaalsmeltende 3D-printtechnologie. Voor UHV-toepassingen wordt aangenomen dat het grotere oppervlak de kans op ontgassing vergroot. Na uitgebreide tests ontdekte het team echter dat het acceptabele bedrijfstemperatuurbereik 400 ° C bereikte, zelfs zonder verdere optimalisatie van het materiaal en de beschermende laag.

Voor toepassingen in kwantumtechnologie liggen de voordelen van 3D-geprinte vacuümcomponenten voor de hand. De kwaliteit van het MOT-prototype gemaakt door Added Scientific is 245 gram - 70% lichter dan het in de handel verkrijgbare roestvrijstalen equivalent.

Dit bespaart het onderzoeksteam veel waardevolle laboratoriumruimte en een belangrijke stap in de richting van de draagbaarheid van toekomstige apparaten. Als de kamer in een speciaal ontworpen en verder geoptimaliseerd systeem wordt geïntegreerd, kan de kamer in principe kleiner worden gemaakt.

Met het verlangen naar kwantumtechnologie en de snelle volwassenheid van gerelateerde markten, zal de ontwikkeling van de capaciteit van vacuümkamercomponenten geïntegreerd met 3D-printstructuren het National Quantum Technology Program van het VK en de toewijding van de regering om de kwantumtechnologie-industrie in het VK te ontwikkelen enorm ondersteunen .

Op de lange termijn zal de 3D-printtechnologie waarschijnlijk de revolutie in het ontwerp van vacuümsystemen stimuleren. De introductie van additieve fabricagetechnologie in het vacuümsysteem zal uiteraard van invloed zijn op de toepassing van draagbare kwantumtechnologie en kan ook van invloed zijn op de bredere wetenschappelijke en industriële wereld. Tegelijkertijd demonstreert dit zeer complexe vacuümsysteem duidelijk de voordelen van 3D-printtechnologie bij de vervaardiging van elk complex systeem.

Link naar dit artikel： 3D-printen beïnvloedt de toepassing van kwantumtechnologie

Reprint Statement: Als er geen speciale instructies zijn, zijn alle artikelen op deze site origineel. Vermeld de bron voor herdruk: https://www.cncmachiningptj.com/，thanks！