In 3D ảnh hưởng đến việc áp dụng công nghệ lượng tử

Tích hợp cấu trúc có thể đạt được thông qua in 3D, loại bỏ nhu cầu thiết kế khớp chân không ban đầu, tích hợp các chức năng và giảm kích thước của các thành phần chân không, giảm trọng lượng và tăng công suất. Đây là lợi ích của các thành phần chân không in 3D cho các ứng dụng công nghệ lượng tử

Trước đây, ý tưởng sản xuất các thành phần chân không bằng in 3D rất khó đạt được do các vấn đề về độ xốp và độ bền cơ học của các bộ phận được làm bằng công nghệ in 3D nung chảy kim loại dạng bột. Tuy nhiên, những phát triển mới nhất trong công nghệ in 3D nung chảy kim loại dạng bột đã nâng cao năng lực quy trình để đáp ứng các yêu cầu về mật độ và tính chất cơ học. Nhờ những tiến bộ này, công nghệ in 3D thông qua việc nấu chảy kim loại ở lớp bột đã bắt đầu giải quyết các thành phần quan trọng trong nhiều lĩnh vực. Thiết kế và sản xuất có tác động sâu sắc.

Sau khi chế tạo mô-đun chân không tích hợp này, các nhà khoa học đã áp dụng nó trong môi trường áp suất cực cao để tạo ra một buồng chân không có thể chứa áp suất cực cao, mang lại hiệu suất cần thiết để bắt các đám mây nguyên tử lạnh. Các nguyên tử được làm lạnh và giữ ở vị trí bằng sự kết hợp của chùm tia laze và từ trường.

Để làm cho các thành phần chân không nhẹ nhất có thể, các nhà khoa học đã cải thiện hình dạng của các cổng, giảm thiểu khoảng cách giữa chúng và thêm một lớp da mỏng bên trong để chứa UHV. Ngoài ra, tính đối xứng của thiết kế buồng được duy trì, đảm bảo rằng cổng vẫn vuông góc với đường đi của chùm tia laze, giúp giảm thiểu suy hao truyền quang.

Toàn bộ quy trình là một trong những ứng dụng hấp dẫn nhất, nguyên bản và tốt nhất của sản xuất phụ gia cho đến nay. Như với tất cả các hệ thống trao đổi nhiệt được sản xuất bằng in 3D, thiết kế của cụm chân không có cấu trúc mạng tinh thể làm tăng tỷ lệ diện tích bề mặt bên ngoài so với thể tích của buồng và góp phần tản nhiệt. Thiết kế buồng cuối cùng tương thích với thiết bị chân không siêu cao tiêu chuẩn UHV. 

Ngoài khoang này, Extra Scientific đã phát triển một bộ chèn tạo cuộn dây từ tính với một kênh làm mát bằng nước tích hợp để khám phá những lợi thế của việc sản xuất phụ gia.

Cụm chân không được sản xuất bằng hợp kim nhôm AlSi10Mg (hợp kim nhôm được sử dụng phổ biến nhất trong sản xuất phụ gia) vì độ bền riêng cao 3 và tỷ trọng thấp. Ngoài phương pháp xử lý nhiệt điển hình, added Scientific còn sử dụng một phương pháp xử lý nhiệt "lão hóa" riêng biệt để tăng độ bền của vật liệu.

Một yếu tố khác được xem xét là bề mặt thô ráp của các bộ phận được làm bằng công nghệ in 3D nung chảy kim loại trên lớp bột PBF. Đối với các ứng dụng UHV, diện tích bề mặt tăng lên được cho là sẽ làm tăng khả năng thoát khí. Tuy nhiên, sau khi thử nghiệm rộng rãi, nhóm nghiên cứu nhận thấy rằng phạm vi nhiệt độ hoạt động chấp nhận được đạt 400 ° C ngay cả khi không cần tối ưu hóa thêm vật liệu và lớp bảo vệ.

Đối với các ứng dụng công nghệ lượng tử, lợi thế của các thành phần chân không được in 3D là rõ ràng. Chất lượng của nguyên mẫu MOT do Extra Scientific sản xuất là 245 gram - nhẹ hơn 70% so với loại thép không gỉ tương đương có sẵn trên thị trường.

Điều này giúp nhóm nghiên cứu tiết kiệm rất nhiều không gian phòng thí nghiệm có giá trị và là một bước quan trọng hướng tới khả năng di động của các thiết bị trong tương lai. Về nguyên tắc, nếu buồng được tích hợp vào một hệ thống được thiết kế đặc biệt và tối ưu hóa hơn nữa, thì buồng có thể được làm nhỏ hơn.

Với mong muốn về công nghệ lượng tử và sự phát triển nhanh chóng của các thị trường liên quan, việc phát triển năng lực của các bộ phận buồng chân không tích hợp với cấu trúc in 3D sẽ hỗ trợ rất nhiều cho Chương trình Công nghệ lượng tử Quốc gia của Vương quốc Anh và cam kết của chính phủ trong việc phát triển ngành công nghệ lượng tử ở Vương quốc Anh. .

Về lâu dài, công nghệ in 3D có thể sẽ thúc đẩy cuộc cách mạng trong thiết kế hệ thống chân không. Việc đưa công nghệ sản xuất phụ gia vào hệ thống chân không rõ ràng sẽ ảnh hưởng đến việc áp dụng công nghệ lượng tử di động, và cũng có thể ảnh hưởng đến thế giới khoa học và công nghiệp rộng lớn hơn. Đồng thời, hệ thống chân không có độ phức tạp cao này thể hiện rõ lợi thế của công nghệ in 3D trong việc sản xuất bất kỳ hệ thống phức tạp nào.

Liên kết đến bài viết này ： In 3D ảnh hưởng đến việc áp dụng công nghệ lượng tử

Tuyên bố Tái bản: Nếu không có hướng dẫn đặc biệt, tất cả các bài viết trên trang web này là bản gốc. Vui lòng ghi rõ nguồn để tái bản: https: //www.cncmachiningptj.com/，thanks！