鐳明激光金屬3D打印，助力空間光學載荷支撐系統創新解決方案取得新突破
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時間：2025-07-17
空間光學成像系統是指在空間利用光學設備對空間和地球進行觀測與研究的系統，主要包括空間望遠鏡和對地觀測遙感系統。近期，中國航天科技集團公司第五研究院508所聯合上海交通大學，針對空間光學系統中懸吊式反射鏡的輕量化支撐需求，創新性提出采用金屬3D打印技術完成反射鏡支撐結構的成形制備。鐳明激光為該研究提供了關鍵的設備支持。
該懸吊式反射鏡支撐結構采用懸臂垂吊式支撐方案，整個反射鏡組件置于定標機構頂端。為確保底部活動機構的安全運行，其總質量需嚴格控制在17kg以下。針對這一嚴苛的設計需求，研究團隊對反射鏡支撐結構進行了拓撲優化，通過細化單元網格，顯著提高了優化精度。
經過迭代優化，最終確定的反射鏡支撐結構方案為：蒙皮厚度0.8 mm，BCC晶格尺寸為6 mm × 6 mm × 6 mm，桿徑0.6 mm；在局部應力集中區域（如底座安裝孔、懸吊彎脖處）增加了尺寸為3 mm × 3 mm × 3 mm的加密點陣；并在底座薄弱位置增設局部加強筋，有效提升了底座剛度。
加密點陣
最終設計完成的3D打印反射鏡支撐結構質量僅為6.5 kg，使得整個反射鏡組件質量控制在16.5 kg。對組件整體進行有限元模型仿真分析，結果顯示各項指標均滿足對應要求。
鐳明激光金屬3D打印設備為研究的順利推進提供了有力保障。團隊研究人員借助LiM-X800設備，采用鈦合金材質一體化打印成形反射鏡支撐結構。經檢測，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。
將打印成形的支撐結構應用于反射鏡組件進行實際測試，結果顯示：試驗前后反射鏡轉角小于6″，剛體位移小于0.02 mm，這些變化量均在光學裝調誤差范圍內。該試驗結果表明，3D打印支撐結構力學性能穩定、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計難題，為空間光學載荷支撐系統提供了創新性的解決方案。
鐳明激光LiM-X800設備采用成形、清粉、取件三工位結構設計，操作便捷；設備標配6激光，用戶可自由選配8、10激光。其長效過濾系統具備反吹功能，采用壽命超100,000小時的長效濾芯，確保打印過程連續不間斷；設備可配備粉床監控系統，對每層鋪粉質量和熔凝質量進行實時監控，顯著提升了打印過程的穩定性，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母機的典型革新代表，對加快航空航天、能源動力等高端制造領域的產品研發試制與設計迭代具有重要作用。此次成功參與空間反射鏡支撐結構的成形制備，進一步拓寬了鐳明激光金屬3D打印技術在空天領域的應用場景。未來，我們將持續發揮自身技術優勢，憑借優質設備和良好的技術服務，助力更多領域用戶取得突破性進展。
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