電子3D打印,面向未來(lái)通信的四部分3D打印天線
令人諷刺的是一些被設(shè)計(jì)制造用于接收和傳播信息的,卻被人很少在3D打印領(lǐng)域中提及的就是天線了。已經(jīng)制造了有成千上萬(wàn)的3D打印天線。它在3D打印中是屬于最大成功中的一項(xiàng)了,但是這項(xiàng)應(yīng)用卻很少被討論。3D打印天線是國(guó)家通信、情報(bào)、安全及國(guó)防中非常重要的一部分。在這些案例中,也許證明了其非常有意義,已經(jīng)有了很多應(yīng)用卻很少被報(bào)道。
這篇文章也僅能概括一些這方面的應(yīng)用。大多數(shù)3D打印的產(chǎn)品我們不能談?wù)?。通常這也就成了問(wèn)題所在,甚至公共報(bào)道的信息也很難得到其應(yīng)有的接納。你將可能會(huì)很驚訝地發(fā)現(xiàn),例如,你手上的手機(jī)很可能包含了3D打印的天線。當(dāng)我通常會(huì)給炒作的火焰潑盆冷水,而現(xiàn)在我正準(zhǔn)備將一項(xiàng)不夠重視的應(yīng)用進(jìn)行報(bào)道。
Lite-One 是很大一家合同制造和工程組織機(jī)構(gòu)。很多年,他們采用Optomec's 的氣溶膠噴射系統(tǒng)來(lái)3D打印天線,包括手機(jī)天線。它也是世界最大的客戶定制化案例之一,因?yàn)檫@些天線會(huì)根據(jù)區(qū)域或者網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行不同的打印。Optomec 是在2016年能夠討論這項(xiàng)案例以及在2017年公布這項(xiàng)應(yīng)用的,但是只是稀碎的提及。它同樣公布了手機(jī)被漂亮地安裝在特定運(yùn)動(dòng)平臺(tái)上(見(jiàn)下圖),正在給大品牌打印天線。順便提一下,Lite-One是蘋(píng)果前200的供應(yīng)商。
在這種五軸或者六軸3D打印機(jī)噴射解決方案中,我們正在物體輪廓上打印或者經(jīng)常移動(dòng)物體當(dāng)打印頭仍或多或少是靜止的。在一些案例中,我們能夠僅制造一層,再在運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)中在部件2D打印。這個(gè)系統(tǒng)可以在已經(jīng)存在部件上增材的能力是成功3D打印天線的關(guān)鍵。優(yōu)化反饋,在特殊部件、屏罩或其他件上的射頻信號(hào);或者材料用法;或者在非常特殊的位置布置天線,可以占用很少的空間,這在一些應(yīng)用方面非常具有價(jià)值。這是其成為了一種解決方案,能夠嵌入現(xiàn)有的供應(yīng)鏈而不是一個(gè)具有問(wèn)題的獨(dú)立盒子,具有魔法且能獨(dú)立于供應(yīng)鏈之外。
nScrypt's 的多頭交換系統(tǒng)也能夠3D打印電子器件和天線。以下的nScrypt 部件展示了在手機(jī)殼體上或者便簽上打印天線。nScrypt能夠通過(guò)不同的方式實(shí)現(xiàn),例如噴墨打印、氣溶膠噴射或者微分散裝置打印不同粘度、材料以及目標(biāo)材料來(lái)實(shí)現(xiàn)打印天線。美國(guó)空軍采用nScrypt 來(lái)制造可調(diào)諧的射頻濾波器。如果它們產(chǎn)生堵塞或失效了,這些可以讓天線在不同頻段進(jìn)行轉(zhuǎn)換。這篇文章深入探討對(duì)比了3D打印高頻濾波器與傳統(tǒng)濾波器。NASA也采用這個(gè)公司的技術(shù)用于在金星上的高溫追蹤。
以色列公司PV Nanocell 一直致力于電路打印方面的高生產(chǎn)性應(yīng)用。公司的目標(biāo)是降低打印電路的價(jià)格,同時(shí)也在研究3D打印激光雷達(dá)和無(wú)線電雷達(dá)部件,另外也在尋求物聯(lián)網(wǎng)供能。
兩個(gè)美國(guó)公司合作為高空長(zhǎng)續(xù)航的無(wú)人機(jī)制造了雷達(dá)和天線陣列。
“Optisys 創(chuàng)造了一個(gè)單陣列,其結(jié)合了多個(gè)喇叭,波導(dǎo)組合,安裝結(jié)構(gòu)以及熱特征。Optisys 陣列減少了94%的部件,有效減少了雷達(dá)系統(tǒng)所需要空間和重量,可以使雷達(dá)集成于高空無(wú)人機(jī)平臺(tái)上,其之前是無(wú)法攜帶雷達(dá)傳感器的。這個(gè)低損耗的3D打印鋁合金陣列也可以減少系統(tǒng)的能源消耗提高執(zhí)行任務(wù)時(shí)長(zhǎng)”
另外一家以色列公司,NanoDimension,通過(guò)其Dragonfly系統(tǒng)打印天線的能力,定位目標(biāo)于國(guó)防領(lǐng)域。該公司展示了為美國(guó)(軍方)通信巨頭Harris公司打印的天線。這個(gè)射頻放大器被證明可以很好工作。像這個(gè)部件是很少見(jiàn)的能在公眾報(bào)道中被提及的。
另一個(gè)以色列的公司,Xjet,現(xiàn)在已經(jīng)可以打印陶瓷5G天線了。
以色列公司Nanofabrica用其Tera250系統(tǒng)制造了極小的金屬和陶瓷天線。當(dāng)時(shí)在以色列,手機(jī)接收已經(jīng)很好了,不清楚為什么這么多以色列公司仍在致力于3D打印天線,但是很高興見(jiàn)到。
法國(guó)太空總署子公司Anywaves也正在用陶瓷3D打印,但是這次是用于太空天線。這些3D打印應(yīng)用了3DCeram的技術(shù)。
在瑞士成立的Swissto2,已經(jīng)募集了超過(guò)1800萬(wàn)美元用于3D打印天線部件用于太空。
多年以來(lái)我們?cè)谌澜缫呀?jīng)覆蓋了很多Ka、Ku和很多其他波段的3D打印射頻天線的故事。這是通信領(lǐng)域新興的一片空間。3D打印天線是非常好的一種方式來(lái)接收和發(fā)送數(shù)據(jù)至衛(wèi)星。隨著這么多新通信可能的建立,像星鏈以及對(duì)于導(dǎo)航這么多的可能、互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)以及位置服務(wù)的出現(xiàn),它將會(huì)成為一個(gè)非常令人興奮領(lǐng)域。
同時(shí)我們的工業(yè)也可能為成千上萬(wàn)手機(jī)的3D打印天線,這也可能是一個(gè)重要的應(yīng)用。但是,令我最感興趣的是物聯(lián)網(wǎng)的連接性。在我腦子里,它也是最不確定的。但是,如果我們需要貼上傳感器、電池及天線到很多物體上能夠讓他們與世界通信,這樣3D打印天線可能會(huì)成為連接我們未來(lái)的器件。