Sistema de metrología de producción para medir los segmentos de espejo para el ESO Extremely Large Telescope en Safran Reosc

Un sistema de metrología de producción a medida instalado en Safran Reosc en Poitiers permite evaluar con precisión los segmentos del espejo del telescopio

El Extremely Large Telescope (ELT) es uno de los proyectos científicos más ambiciosos del mundo. Tendrá un espejo primario de 39 metros de diámetro, que consiste de 798 segmentos hexagonales de forma única, cada uno con un diámetro de aproximadamente 1.5 metros. Ha sido planificado por el Observatorio Europeo del Sur (ESO), con sede en Munich, Alemania, y se está construyendo en el Cerro Armazones, en Chile, a una altitud de 3046 metros. Su inauguración está prevista para 2027. 

El contrato para fabricar los segmentos del espejo para el espejo principal fue licitado por ESO y adjudicado a Safran Reosc en Francia, líder en la fabricación de óptica para telescopios. Safran construyó una fábrica especializada en Poitiers, Francia, para producir un total de 931 segmentos de espejo (incluídos 133 espejos de repuesto).

Para la medición de la forma en producción, Safran Reosc se acercó a Hexagon para el desarrollo de un sistema de metrología especializado. El objetivo es determinar la forma y la curvatura de los segmentos del espejo con un arreglo de sensores ópticos con una incertidumbre U (99%) < 20 nm (el grosor de un cabello humano es de aproximadamente 50 000 nm) en una medición en la producción. 

Basado en la exclusiva tecnología Absolute Multiline de Hexagon, que posee un historial probado en implementaciones científicas e industriales, se desarrolló un sistema de medición especializado para esta aplicación específica.

Safran Reosc propuso un diseño con 19 sensores orientados hacia la superficie óptica y distribuidos a lo largo de la superficie de la pieza. Los sensores se ponen a cero en una superficie de referencia que puede ser esférica o plana. Los sensores miden una distancia hacia la superficie puesta a prueba para calcular el error de forma absoluto (incluyendo la curvatura).

El desafío consiste en garantizar la precisión de los sensores en el grado necesario, aún al medir una superficie no recubierta y parcialmente reflectante. Además, debido a la curvatura de los espejos, los sensores deben medir en superficies con orientaciones variables. Con base en múltiples simulaciones ópticas, Hexagon desarrolló un diseño de sensor único, que fue analizado por una institución externa.

Sin embargo, encontrar un laboratorio independiente para comprobar el rendimiento necesario del sensor fue un reto en sí mismo; solo el Instituto para metrología de producción de la Universidad de Erlangen pudo ofrecer el equipo y el conocimiento para dicha tarea. Un equipo de ingenieros de investigación y desarrollo de Hexagon y de Safran apoyaron y atestiguaron los experimentos, los cuales finalmente probaron las especificaciones del sensor en todo el alcance de medición y en orientaciones variables de la superficie.

Actualmente el sistema está en funcionamiento en las instalaciones de Safran Reosc para producir los segmentos de espejo para el ELT, garantizando la calidad de la forma de los segmentos del espejo antes de entregarlos al ESO.

Artwork of the primary mirror with its 798 mirror segments“El sistema Absolute Multiline de Hexagon permite efectuar una medición independiente y precisa de la forma de nuestros espejos,” explica el Dr Camille Frapolli, Ingeniero en jefe del ELT M1 en Safran. “Agradecemos 
la flexibilidad, transparencia y experiencia técnica del equipo de Hexagon, que nos permitió alcanzar un rendimiento extremadamente avanzado en la medición de longitudes absolutas en una escala nanométrica. Las mediciones de forma y curvatura efectuadas utilizando el sistema de Hexagon juegan un papel decisivo para permitir la fabricación en serie de grandes espejos.”
The form and curvature  measurements performed using the Hexagon system play a key role in enabling the serial manufacturing of large mirrors.Hexagon está orgulloso de la contribución de su tecnología a este asombroso proyecto y a la posibilidad de ayudar a la humanidad a afinar su visión del universo.

Case study: Safran, Poitiers - Francia

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