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鐳明激光金屬3D打印，助力空間光學(xué)載荷支撐系統(tǒng)創(chuàng)新解決方案取得新突破

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時(shí)間：2025-07-17

空間光學(xué)成像系統(tǒng)是指在空間利用光學(xué)設(shè)備對空間和地球進(jìn)行觀測與研究的系統(tǒng)，主要包括空間望遠(yuǎn)鏡和對地觀測遙感系統(tǒng)。近期，中國航天科技集團(tuán)公司第五研究院508所聯(lián)合上海交通大學(xué)，針對空間光學(xué)系統(tǒng)中懸吊式反射鏡的輕量化支撐需求，創(chuàng)新性提出采用金屬3D打印技術(shù)完成反射鏡支撐結(jié)構(gòu)的成形制備。鐳明激光為該研究提供了關(guān)鍵的設(shè)備支持。

該懸吊式反射鏡支撐結(jié)構(gòu)采用懸臂垂吊式支撐方案，整個(gè)反射鏡組件置于定標(biāo)機(jī)構(gòu)頂端。為確保底部活動機(jī)構(gòu)的安全運(yùn)行，其總質(zhì)量需嚴(yán)格控制在17kg以下。針對這一嚴(yán)苛的設(shè)計(jì)需求，研究團(tuán)隊(duì)對反射鏡支撐結(jié)構(gòu)進(jìn)行了拓?fù)鋬?yōu)化，通過細(xì)化單元網(wǎng)格，顯著提高了優(yōu)化精度。

 

經(jīng)過迭代優(yōu)化，最終確定的反射鏡支撐結(jié)構(gòu)方案為：蒙皮厚度0.8 mm，BCC晶格尺寸為6 mm × 6 mm × 6 mm，桿徑0.6 mm；在局部應(yīng)力集中區(qū)域（如底座安裝孔、懸吊彎脖處）增加了尺寸為3 mm × 3 mm × 3 mm的加密點(diǎn)陣；并在底座薄弱位置增設(shè)局部加強(qiáng)筋，有效提升了底座剛度。

 

加密點(diǎn)陣

 

最終設(shè)計(jì)完成的3D打印反射鏡支撐結(jié)構(gòu)質(zhì)量僅為6.5 kg，使得整個(gè)反射鏡組件質(zhì)量控制在16.5 kg。對組件整體進(jìn)行有限元模型仿真分析，結(jié)果顯示各項(xiàng)指標(biāo)均滿足對應(yīng)要求。

鐳明激光金屬3D打印設(shè)備為研究的順利推進(jìn)提供了有力保障。團(tuán)隊(duì)研究人員借助LiM-X800設(shè)備，采用鈦合金材質(zhì)一體化打印成形反射鏡支撐結(jié)構(gòu)。經(jīng)檢測，打印成品全局最大變形量為1.5 mm，加工位置的變形量小于1 mm，均處于可加工范圍內(nèi)。

 

 

將打印成形的支撐結(jié)構(gòu)應(yīng)用于反射鏡組件進(jìn)行實(shí)際測試，結(jié)果顯示：試驗(yàn)前后反射鏡轉(zhuǎn)角小于6″，剛體位移小于0.02 mm，這些變化量均在光學(xué)裝調(diào)誤差范圍內(nèi)。該試驗(yàn)結(jié)果表明，3D打印支撐結(jié)構(gòu)力學(xué)性能穩(wěn)定、比剛度高，成功解決了異形反射鏡懸吊支撐中的剛度匹配與輕量化設(shè)計(jì)難題，為空間光學(xué)載荷支撐系統(tǒng)提供了創(chuàng)新性的解決方案。

鐳明激光LiM-X800設(shè)備采用成形、清粉、取件三工位結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，操作便捷；設(shè)備標(biāo)配6激光，用戶可自由選配8、10激光。其長效過濾系統(tǒng)具備反吹功能，采用壽命超100,000小時(shí)的長效濾芯，確保打印過程連續(xù)不間斷；設(shè)備可配備粉床監(jiān)控系統(tǒng)，對每層鋪粉質(zhì)量和熔凝質(zhì)量進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，顯著提升了打印過程的穩(wěn)定性，能夠高效制備符合需求的工件。

 

 

金屬3D打印裝備作為未來工業(yè)母機(jī)的典型革新代表，對加快航空航天、能源動力等高端制造領(lǐng)域的產(chǎn)品研發(fā)試制與設(shè)計(jì)迭代具有重要作用。此次成功參與空間反射鏡支撐結(jié)構(gòu)的成形制備，進(jìn)一步拓寬了鐳明激光金屬3D打印技術(shù)在空天領(lǐng)域的應(yīng)用場景。未來，我們將持續(xù)發(fā)揮自身技術(shù)優(yōu)勢，憑借優(yōu)質(zhì)設(shè)備和良好的技術(shù)服務(wù)，助力更多領(lǐng)域用戶取得突破性進(jìn)展。