案例研究

劳伦斯·利弗莫尔的激光设备的目标是零件的精确精度

国家研究实验室转向proolabs,以降低生产成本和开发时间

 

国家点火装置有多大? 想象一下,3个足球场大小的体育场能容纳下它,而且它有10层楼高. 图片:劳伦斯利弗莫尔国家实验室

就叫它大与小的相遇吧.

劳伦斯利弗莫尔国家实验室的科学家和工程师们最近求助于proolabs的数字化制造云顶集团游戏app,以快速生产实验室国家点火装置(NIF)的高精度零部件。, 世界上最大的激光设备在哪里.

NIF是这个故事中的“大”. 有多大? 想象一下,3个足球场大小的体育场可以容纳. 它有10层楼高. 这个故事的“小”是用来瞄准NIF激光的目标——它大约是铅笔橡皮擦的大小. 

NIF的研究人员希望为激光目标减少加工新工具和定制组件的时间和成本, 同时, 需要为目标零件制造极其微小的零件. 这些定制部件需要较小的功能尺寸, 具有挑战性的几何图形, 以及激光束瞄准所需的精度. NIF的研究人员会发现,proolabs可以满足所有这些需求.

基础科学与聚变研究“,

60多年了, 劳伦斯利弗莫尔国家实验室(LLNL), 在利弗莫尔, 加州旧金山附近, 提供了基础科学, 工程, 国家核安全局核聚变能源研发中心, 哪一个, 作为美国的一部分.S. 能源部资助LLNL. 超过6个,300名员工, 其中包括2,700名科学家和工程师, 它是国家实验室系统的一部分.

劳伦斯利弗莫尔的一个分支, 国家激光研究院的激光设备被认为是世界上最精确、可复制的激光器和最大的光学仪器. 巨型激光器有将近40个,000个光学仪器精确引导, 反映, 放大, 将192束激光聚焦到一个聚变目标上, 正如前面提到的, 大概是铅笔橡皮擦的大小.

乍一看

挑战

  • 为劳伦斯·利弗莫尔的激光目标减少加工新工具和定制组件的时间和成本, 那是实验室巨型激光设备的一部分, 这是世界上同类建筑中最大的.
  • 制造具有小特征和激光束瞄准所需的精确精度的微小零件.

解决方案

  • 生产定制的精密部件和夹具具有挑战性的尺寸和功能
  • 快速、高效地制造零部件.

结果

Lawrence Livermore公司的工程师和设计师通过部署proolabs的工业级3D打印技术(增材制造),大大节省了成本和周转时间:

  • 传统机加工:每件5000美元/5周周转
  • proolabs的3D打印: 每件不到100美元/不到一周的周转时间.

NIF的激光器为来自能源部的科学团体提供研究人员, 国际聚变能源研究人员, 来自学院和大学的科学家, 还有一些人能够在极端压力下进行实验和研究材料, 温度, 和密度. 这些条件从未在实验室环境中产生过, 只有在热核燃烧时才会自然存在, 在超新星, 在为恒星提供能量的聚变反应中. 别太夸张了, 但NIF进行的一些研究和实验旨在解开恒星是如何形成的之谜.


这个小, abs类塑料3d打印零件, 大概铅笔橡皮擦大小, 在成千上万的3d打印和加工定制零件中, 组件, 以及Protolabs自2011年以来为劳伦斯利弗莫尔国家实验室(劳伦斯利弗莫尔国家实验室)制作的工具.

发展挑战:激光精准,小尺寸

因为它的技术不寻常, NIF的激光靶制造经常需要新的工具, 工具, 和组件. “云顶集团App下载的应用程序的挑战在于,它要求极高的准确性和较小的功能尺寸,杰里米·克罗尔说, NIF的目标工程师. 小到手机电池,小到铅笔擦, 同时还需要处理激光束的精确度.” 

事实上, 每个目标都必须为研究人员进行的每个实验定制, 需要精密工具, 罗杰·冯·罗茨如是说, NIF生产工程师. 在过去, 有时, 当时还没有工具来处理这种技术的新机器, “因此,云顶集团App下载开发了新的工具和制造技术,以建立和维护云顶集团App下载的项目和技术.”

随着时间的推移,冯·罗茨说,“云顶集团App下载建造了自己的房子. 然后云顶集团App下载送他们出去定制加工, 但云顶集团App下载发现每一件作品都要花费数周甚至数月的时间来制作, 每个项目都要花费数千美元.”

制造解决方案:3D打印和机械加工

最终, 冯Rotz说, “云顶集团App下载开始对增材制造(工业级3D打印)感兴趣,并进行了试验, 和, 随着行业的扩大,云顶集团App下载的打印部件具有更高的分辨率和精度,比以前可用的工具. 节省成本和时间也是一个因素.”

正如Von Rotz所解释的那样,“云顶集团App下载去寻找增材制造,并找到了proolabs.”

作为一个制造供应商, Protolabs可能, 冯Rotz解释, 生产小零件, 组件, 以及要求具有挑战性尺寸的相关夹具, 特性, 和精度, +, 快速、高效地制造和交付这些部件.

作为一个制造供应商, Protolabs可能, 冯Rotz解释, 生产小零件, 组件, 以及要求具有挑战性尺寸的相关夹具, 特性, 和精度, +, 快速、高效地制造和交付这些部件.

增材制造的使用为云顶集团App下载节省了大量的成本和加工和目标组件的周转时间,冯·罗茨说. “除了, 云顶集团App下载利用了某些组件/工艺,如果没有这项技术提供的通用性,这些都是不可能实现的.NIF使用了proolabs的立体光刻(SL)和直接金属激光烧结(DMLS) 3D打印工艺,分别制造塑料和金属定制部件. NIF也曾使用过proolabs的数控加工云顶集团游戏app. 事实上,自2011年以来,NIF已经在proolabs开发并生产了数千个零部件. 超越制造业本身, Von Rotz还指出,proolabs的自动化设计分析和客户云顶集团游戏app人员的持续协助也很有帮助.


劳伦斯利弗莫尔国家实验室(劳伦斯利弗莫尔国家实验室)的国家点火设施的工程师们采用了机械真空吸盘设计,从而节省了成本和周转时间, 左, 该设计采用了proolabs的工业级3D打印技术(增材制造),, 正确的. 图片:国家点火装置,劳伦斯利弗莫尔国家实验室

结果:节省成本和时间,工具制造的进步

NIF工程师和设计师指出了几个用例的例子, 许多涉及成本节约, 节省了时间, 关键工具制造的进步. 以下是一些成功的结果中的两个:

成本、时间节省开发真空吸盘设计. 在最近的一个案例中, NIF的工程师在开发真空吸盘设计时采用了proolabs的工业级3D打印工艺,从而大大节省了成本和周转时间. NIF:“过去, 这些都需要高精度的加工操作,以匹配所拥有的部件……[增材制造]使云顶集团App下载的工作能够在创纪录的时间内进行.“根据NIF的说法,节省是巨大的:

  • 传统的机械加工:每个零件5000美元/5周周转
  • proolabs增材制造:每个零件不到100美元/不到一周的周转时间

目标程序集夹具. 在另一个案件中, 设计师能够从多个装置组装的单个组件移动到单个复杂的固定装置, 这加速组装, 降低成本, 并为目标的设计提供替代格式.

自2011年以来, 劳伦斯·利弗莫尔已经使用proolabs制造了数千个定制部件, 组件, 和工具, 这使得proolabs成为实验室供应链中的重要承包商. 展望未来, NIF的消息人士预计,proolabs将继续发挥关键供应商的作用,以支持该设施推进发现科学和聚变能源研究的持续任务.