3D-друк впливає на застосування квантових технологій

Інтеграція структури може бути досягнута за допомогою 3D-друку, усуваючи потребу в оригінальному дизайні вакуумного з’єднання, інтегруючи функції та зменшуючи розмір компонентів вакууму, зменшуючи вагу та збільшуючи потужність. Це перевага 3D-друкованих вакуумних компонентів для застосування квантових технологій

.Раніше ідею виготовлення вакуумних компонентів методом 3D-друку було важко реалізувати через проблеми з пористістю та механічною міцністю деталей, виготовлених за технологією 3D-друку з плавленням порошкового металу. Однак останні розробки в технології 3D-друку плавлення порошкового металу вдосконалили можливості процесу, щоб відповідати вимогам до щільності та механічних властивостей. Завдяки цим досягненням технологія 3D-друку шляхом плавлення металу в порошковому шарі почала працювати над ключовими компонентами в багатьох областях. Дизайн і виробництво мають глибокий вплив.

Після виготовлення цього інтегрованого вакуумного модуля вчені застосували його в середовищі надвисокого тиску, щоб створити вакуумну камеру, яка може вмістити надвисокий тиск, забезпечуючи продуктивність, необхідну для захоплення холодних атомних хмар. Атоми охолоджуються та утримуються на місці за допомогою комбінації лазерного променя та магнітного поля.

Щоб зробити вакуумні компоненти якомога легшими, вчені покращили геометрію їхніх портів, мінімізуючи простір між ними та додавши тонку внутрішню оболонку для розміщення UHV. Крім того, зберігається симетрія конструкції камери, що забезпечує перпендикулярність порту до траєкторії лазерного променя, що допомагає звести до мінімуму втрати оптичної передачі.

Весь процес є одним з найбільш захоплюючих, оригінальних і найкращих застосувань адитивного виробництва на сьогоднішній день. Як і у всіх теплообмінних системах, виготовлених за допомогою 3D-друку, конструкція вакуумної збірки містить ґратчасту структуру, яка збільшує відношення площі зовнішньої поверхні до об’єму камери та сприяє відведенню тепла. Остаточна конструкція камери сумісна зі стандартним обладнанням ультрависокого вакууму UHV. 

На додаток до камери Added Scientific розробила вставку для формування магнітної котушки з вбудованим каналом з водяним охолодженням, щоб вивчити переваги адитивного виробництва.

Вакуумна збірка виготовляється з алюмінієвого сплаву AlSi10Mg (найбільш часто використовуваного алюмінієвого сплаву в адитивному виробництві) через його високу питому міцність 3 і низьку щільність. На додаток до типової термічної обробки, Added Scientific також використовує окрему термообробку «старіння» для підвищення міцності матеріалу.

Інша міркування – шорстка поверхня деталей, виготовлених за технологією 3D-друку з порошковим шаром PBF. Вважається, що для додатків UHV збільшена площа поверхні збільшує ймовірність виділення газу. Однак після інтенсивного тестування команда виявила, що прийнятний діапазон робочих температур досяг 400 °C навіть без подальшої оптимізації матеріалу та захисного шару.

Для застосування квантових технологій переваги 3D-друкованих вакуумних компонентів очевидні. Якість прототипу ТО, виготовленого Added Scientific, становить 245 грамів - на 70% легше, ніж комерційно доступний аналог з нержавіючої сталі.

Це заощаджує дослідницькій групі багато цінного лабораторного простору та робить важливий крок до портативності майбутніх пристроїв. В принципі, якщо камера інтегрована в спеціально розроблену та додатково оптимізовану систему, камеру можна зробити менше.

У зв’язку з прагненням до квантової технології та швидкої зрілості суміжних ринків, розвиток потужності компонентів вакуумної камери, інтегрованих із структурами 3D-друку, значно підтримає Національну програму квантових технологій Великобританії та прагнення уряду до розвитку галузі квантових технологій у Великобританії. .

У довгостроковій перспективі технологія 3D-друку, ймовірно, стане революцією в дизайні вакуумних систем. Впровадження адитивної технології виробництва у вакуумну систему, очевидно, вплине на застосування портативної квантової технології, а також може вплинути на широкий науковий та промисловий світ. У той же час ця надзвичайно складна вакуумна система наочно демонструє переваги технології 3D-друку при виготовленні будь-якої складної системи.

Посилання на цю статтю: 3D-друк впливає на застосування квантових технологій

Заява про передрук: якщо немає спеціальних інструкцій, усі статті на цьому сайті оригінальні. Будь ласка, вкажіть джерело для передруку: https://www.cncmachiningptj.com/，дякую！