新3D打印望远镜，变“不精密”为“精密”有道！新3D打印望远镜

新3D打印望远镜，变“不精密”为“精密”有道！

最近，桑迪亚国家实验室的3D打印望远镜项目正在火热进行中。该项目属实验室指导研究和开发项目，为期三年，专注于以新的方式使用3D打印。不过，他们的重点不在3D打印精密部件上，而是着重于使用精密的工具，将精度较低的部件组装起来。

这种轻型的地面望远镜只用了传统制造大约三分之一的时间就完成了，成本是传统制造工艺的五分之一。在研制的过程中，他们使用了3D打印的模块化组件设计和望远镜光学设计的图像校正算法。

一般来说，要想打印出高精度的产品，可以通过高度精确的装配工艺，把每个小部件都精准地组装起来。这种机械制造的方法可以加工一些精细的多维结构，但是对复杂的几何结构就束手无策了。3D打印是一边用料、一边成型的，而至于材料的性能和属性的变化原因还在研究当中。

“我们能否设计出一个系统，不管你的材料什么样，都能打印出你想要的东西。”项目主要负责人机械工程师Ted Winrow表示，“如果你对你打印的这个东西也没有十分的把握，那么就要利用好现有的全部优势。”

比方说，好的相机必须要有一个非常精确的壁架，因为它的位置决定了镜头的位置。这次，他们在制作望远镜镜头时，构建了一个没有边框的镜筒，制作出相对不那么精确的镜架，然后通过精准的工具来校准。

据介绍，他们是使用非常精密的工具将镜头放在特定的位置。之后在其周围注入环氧树脂并将其锁定到位。望远镜镜架部分做成单体钛弯曲的结构，相关工作人员为此申请了专利。这种弯曲的结构非常适用与刚体之间的接缝，产生关节运动。想要把金属固定到玻璃上是不可能的，因为随着温度的变化，两种材料会以不同的速率膨胀、收缩，导致玻璃变形甚至破裂。

此外，有了软件的校正，可以得到望远镜拍摄的清晰图像。镜头设计会创建一个包含失真和其他错误的原始图像，而软件算法会纠正这些错误。由于对系统的光学系统进行了优化，软件可以保持算法无法完成的图像属性。同样的性能如果没有软件校正，则需要三倍成本的光学元件才能实现。