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美海军利用3D打印制造天线阵列
- 2021-03-11-

       3D打印因其全新的制造能力受到美国海军的重点关注,还收到大量资金投入用以研究。近日,美国海军研究室开始通过3D打印来制造优化后的天线组件。

       在海上航行时,海军舰船的雷达不仅是在海上航行的重要工具,而且还可以用来监视远距离潜在入侵者的行为。这些关键系统通常由一系列相互连接的天线供电,这些天线容易损坏,需要快速更换。

       目前,这些零件是从金属或复合材料产品中订购的,这样子订购需要花费数周时间。Stumme和她的NRL同事发现,使用3D打印机发现,由于减少了加工和组装时间,因此像圆柱阵列这样的组件现在可以在数小时内完成制造。实际上,工程师们认为,这项技术在快速且迭代的新设计中具有更大的潜力,并且已经在新的天线阵列中利用了这一技术。

       NRL团队在2019年天线应用研讨会上获得了初步研究奖,因此选择研究如何使用3D打印来优化相关零件的重量。首先,工程师在实验室的自主系统研究设施进行电镀之前,制造了一组尼龙原型。

       NRL团队在研究如何使用3D打印来优化相关部件的重量。首先,工程师在实验室的自主系统研究设施中进行电镀之前,先制作了一组尼龙原型。通过电镀为每一个零件添加一层薄金属,以提供继电器应用所需的导电表面。准备就绪后,将测试原型的表面粗糙度属性。这使团队可以有效地评估外观质量对性能的影响。

       “表面粗糙度会引起散射损耗并降低天线效率,因此在波导和天线中很重要,”应用材料和系统总监Nick Chariper说,“天线发射和接收无线电波,因此,如果波浪沿着粗糙的表面传播,它会使波浪变形并使能量无法到达其传播的位置。”

       初步测试后,NRL的雷达部门安装了这些组件,用来查看如何影响雷达功能,然后发现设备的性能与3D打印机的特性有关。结果,该团队得出结论,如果他们可以确定一组优化的参数,那么他们可以在世界任何地方快速创建一个备用阵列。

       过段时间,Stumme和NRL团队将通过对原型圆柱阵列开口的现场测试来完成研究,并将其集成到X波段监视雷达中。这些阵列使用轻型光纤进行3D打印,可为小型船只提供360度可见度,并具有改善热性能的潜力。