Xây dựng cụm quang học cho không gian thương mại

Người ta thường dễ dàng bỏ qua vai trò cơ bản của công nghệ trong cuộc sống hàng ngày của chúng ta.

Xem xét khả năng phân tích các thay đổi trên bề mặt Trái đất hàng ngày. Xem xét khả năng truy cập internet phổ biến ngay cả ở những nơi xa xôi trên thế giới. Hãy xem xét các hệ thống định vị vệ tinh trong hầu hết mọi phương tiện đường bộ mới. Tất cả những hoạt động này và hàng nghìn hoạt động khác được thúc đẩy bởi nhu cầu theo dõi những gì đang xảy ra trên thế giới mỗi phút mỗi ngày chỉ có thể thực hiện được nhờ các dự án không gian thương mại và công nghệ được sử dụng trong tàu vũ trụ đó phải kết hợp độ tin cậy với độ chính xác cao nhất. Không dễ để sửa một thứ gì đó khi nó bị hỏng trong không gian!

Yêu cầu về độ tin cậy và độ chính xác đặc biệt là trường hợp khi xem xét các thiết bị hình ảnh không gian/trái đất, chúng phải chắc chắn, tạo ra kết quả đặc biệt, đồng thời có giá cả cạnh tranh. Trong bối cảnh ngành công nghiệp vũ trụ thương mại tổng thể (mà Morgan Stanley ước tính sẽ trị giá 1,1 nghìn tỷ đô la vào năm 2040 khi giới thiệu các chòm sao quan sát trái đất mới, ứng dụng phân phối internet và các đội giám sát khác), dự kiến ​​có nhu cầu hàng trăm nếu không muốn nói là hàng ngàn tổ hợp quang học trong không gian.

Các bộ lắp ráp này có thể có chi phí từ 15 nghìn đô la đến 500 nghìn đô la tùy thuộc vào mục đích sử dụng cuối cùng và độ phức tạp của chúng, chi phí vốn như vậy đòi hỏi sự tham gia của nhà cung cấp lắp ráp quang học và quang học có kinh nghiệm và tay nghề cao để đảm bảo chức năng cần thiết trong các ứng dụng quan trọng.

Giới thiệu về hội quang học của bạn

Trước khi chuyển sang danh sách rút gọn các nhà cung cấp cho cụm quang học chính xác của bạn, có một số cân nhắc cơ bản cần được giải quyết.

Đầu tiên và quan trọng nhất — và chung cho tất cả các ứng dụng không gian thương mại — tổ hợp quang học được thiết kế và sản xuất phải có khả năng chịu được lực G và độ rung cực lớn liên quan đến các vụ phóng tên lửa. Sẽ chẳng có ích gì nếu thiết kế của bạn có đủ chức năng nhưng lại quá tinh tế để có thể chịu được sự khắc nghiệt như vậy. Ở đây, không chỉ thiết kế để sản xuất (DfM) phải được xem xét, mà cả Thiết kế để Cất cánh (DfTO)!!

Thứ hai, các cụm quang học của bạn có được yêu cầu hoạt động trong môi trường chân không không? Nếu vậy, việc thoát khí phải được giữ ở mức tối thiểu, điều này quyết định sự lựa chọn cuối cùng của vật liệu, lớp phủ và chất kết dính được sử dụng. Việc sản xuất các cụm quang học cũng yêu cầu đánh giá chi tiết các quy trình chế tạo được sử dụng, vì điều quan trọng là các bộ phận không có gờ và ứng suất phải được sản xuất, đồng thời sử dụng chất lỏng cắt đã được phê duyệt và các phương pháp làm sạch. Cuối cùng, các cụm quang học đối với chúng tôi phải được lắp ráp trong môi trường chân không trong các cơ sở phòng sạch, và được đóng gói theo cách giữ được tính toàn vẹn và sạch sẽ của chúng.

Thứ ba, cần xem xét ở giai đoạn thiết kế rằng các tổ hợp quang học cho các ứng dụng không gian phải có khả năng chịu được nhiệt độ từ -30 – +70 độ C. Một lần nữa, điều này sẽ ảnh hưởng đến việc lựa chọn vật liệu và sử dụng chất kết dính, lớp phủ, v.v…, tất cả trong số đó hoạt động khác nhau dưới nhiệt độ khắc nghiệt. Các thiết kế cần phải bền vững đồng thời hoạt động tối ưu và tuân thủ các yêu cầu về chi phí.

Cuối cùng, điều quan trọng là khả năng sản xuất của một thiết kế được xem xét ngay từ đầu. Nó có thể được sao chép với số lượng hợp lý không và có quy trình nào có thể nhân rộng nó lên số lượng lớn hơn với mức giá cạnh tranh không?

Tiêu chí lựa chọn nhà cung cấp

Với tất cả những cân nhắc như vậy, điều quan trọng là nhà cung cấp lắp ráp quang học đã chọn của bạn được coi là đối tác, tham gia vào giai đoạn thiết kế sớm nhất có thể để đảm bảo chu kỳ phát triển sản phẩm ngắn nhất và tiết kiệm chi phí nhất. Đối tác của bạn sẽ có thể làm việc như một phần mở rộng của các nhóm phát triển sản phẩm và kỹ thuật hiện có của bạn khi cần thiết, cũng như một nguồn tài nguyên độc lập.

Bạn nên tìm kiếm điều gì ở đối tác lắp ráp quang học được chỉ định của mình?

Vâng, đầu tiên và quan trọng nhất là di sản. Chuyên gia lắp ráp quang học trong danh sách ngắn của bạn có phả hệ lâu đời và nổi bật làm việc với các ứng dụng không gian thương mại không? Không có thay thế cho kinh nghiệm!

Kinh nghiệm bao hàm kiến ​​thức chuyên môn và điều quan trọng là đối tác lắp ráp quang học mà bạn đã chọn có thể thể hiện chuyên môn trong việc sản xuất các thiết kế chắc chắn trong quy trình cạnh tranh thương mại.

Ngoài ra, điều cực kỳ quan trọng là đối tác lắp ráp quang học của bạn được tích hợp theo chiều dọc và có thể sản xuất với số lượng lớn. Lý tưởng nhất là nhà cung cấp của bạn có thể sản xuất các thành phần quang học cũng như các bộ phận lắp ráp và nhà cung cấp đó cũng phải có trong tầm tay một loạt các công cụ và phương pháp đo lường nội bộ để đảm bảo tính toàn vẹn của các hệ thống quang học sử dụng cuối.

Cụ thể, hãy hỏi nhà cung cấp của bạn xem họ có kinh nghiệm gì trong thiết kế và kỹ thuật quang học cũng như mức độ hiểu biết sâu sắc của họ khi sử dụng các thiết kế khúc xạ, phản xạ, catadioptric và nhiệt.

Với trọng tâm là các giải pháp đầu cuối, đối tác lắp ráp quang học của bạn lý tưởng nhất phải có khả năng quang học, cơ khí, điện, sản xuất, kỹ thuật hệ thống và quản lý chương trình (cùng với khả năng lắp ráp quang học khối lượng 1 được chứng nhận theo tiêu chuẩn ISO 9001), để xem sản phẩm của bạn thông qua một chu kỳ phát triển thành công.

Khi nói đến việc lắp ráp, các nhà cung cấp cần chứng minh được rằng họ có các khu vực lắp ráp phòng sạch cần thiết trong nhà và rằng họ có sẵn tất cả các biện pháp kiểm soát khí hậu cần thiết bao gồm kiểm soát hạt, nhiệt độ, độ ẩm và ion hóa. Ngoài ra, hãy hỏi xem nhà cung cấp mà bạn chọn có khả năng kiểm tra các cụm quang học trong điều kiện chân không hay không.

Cuối cùng, đi sâu vào thông tin đăng nhập đo lường của nhà cung cấp của bạn. Kiểm soát chất lượng yêu cầu sử dụng các công cụ đo lường tốt nhất trong lớp và hiểu biết về việc sử dụng các công cụ đo lường đó để hỗ trợ chu trình sản xuất hiệu quả và tiết kiệm chi phí.

Bản tóm tắt

 Điều quan trọng là khách hàng phải thẩm vấn nhà cung cấp lắp ráp quang học chính xác trong danh sách ngắn của họ, đặc biệt là khi sản xuất cho các ứng dụng không gian thương mại đòi hỏi chính xác, để đánh giá khả năng đáp ứng các yêu cầu về độ chính xác, độ tin cậy và chi phí của họ. Nhiệm vụ lắp ráp quang học quan trọng như được sử dụng trong quang học dựa trên vệ tinh đòi hỏi sự chú ý đến từng chi tiết ở mọi giai đoạn của quá trình phát triển sản phẩm. Điều này yêu cầu khách hàng và nhà cung cấp phải thiết lập mối quan hệ đối tác thực sự và nhà cung cấp lắp ráp quang học phải có phả hệ, chuyên môn và kinh nghiệm cần thiết về DfM và kiểm soát chất lượng để tạo ra kết quả tối ưu.

Để biết thêm thông tin: www.zygo.com