Des miroirs de télescope 75% plus légers grâce à l’impression 3D

miroir de télescope fabriqué par impression 3d

Institut allemand spécialisé dans l’optique appliquée et l’ingénierie de précision, Fraunhofer vient souligner une fois de plus la faculté de la fabrication additive à réduire drastiquement le poids d’une pièce par apport aux techniques classiques d’usinage. L’organisme berlinois déclare en effet avoir réduit de 75% le poids de miroirs de scanner et de télescopes spatiaux grâce à l’impression 3D. Pour obtenir ces pièces métalliques ultra légères, son équipe d’ingénieurs révèle avoir utilisé un système d’impression 3D SLM (Selective Laser Melting), combiné à une conception moins dense comprenant des structures stochastiques et symétriques. Côté matériaux, le choix s’est porté sur trois alliages d’aluminium : AlSi12, AlSi40 et Al6061.

Dans sa dernière étude, l’institut allemand nous apprend par ailleurs que l’aluminium dit hypereutectique (alliage ayant une teneur en soluté supérieure à celle de l’eutectique), fonctionne aussi très bien comme matériau d’impression 3D, avec de surcroît des vitesses de refroidissement très élevées pour faire fondre les particules de poudre. Les propriétés mécaniques résultantes sont décrites comme « comparables ou meilleures » que celles des alliages conventionnels de même composition chimique, tandis que les microstructures fines avaient une porosité inférieure à 0,05%.

miroir imprimé en 3d

« L’optique en métal peut être considérablement réduite en poids en utilisant cette méthode. » Commente l’institut. « À l’intérieur du miroir, le matériel est sauvegardé dans des endroits qui ne contribuent pas à la stabilité. Ceci permet des optiques extrêmement légères qui ont néanmoins une grande stabilité. »

Bien entendu, l’institut allemand précise que les miroirs imprimés doivent passer par plusieurs post-traitement avant d’atteindre un haut niveau de précision optique. Selon Fraunhofer IOF, après finition, des miroirs de 150 mm présentent une «stabilité et une rigidité élevées» avec une rugosité de surface <1 nm RMS et une déviation de forme <150 nm PV, mentions correspondant à la qualité de surface. Les miroirs et les scanners imprimés en 3D seront présentés la semaine prochaine à l’occasion du Photonics West 2018 de San Francisco, rendez-vous incontournable de l’industrie de l’optique-photonique. L’institut Fraunhofer IOF y dévoilera d’autres technologies basées sur le laser.