高精度3D打印无源多波束天线成为可能
2023-08-10 10:40:17 科技日报
【资料图】
无源多波束天线在5G和6G通信中具有巨大的潜力。但天线复杂的透镜结构对加工精度和公差要求十分严格。利用传统制造技术制作天线，虽然可行，但通常复杂、耗时，且需要使用昂贵的设备。因此，为实现高精度、低公差、高效率、低成本的天线制造，伯明翰大学教授王毅团队正在寻找一种全新的解决方案。
金属电镀3D打印多波束天线。两江协同创新区供图
据了解，从天线的结构来看，无源多波束天线包含一个表面波龙勃透镜和由九个馈点波导组成的阵列。由于每个波导都包含与透镜一起制作的波导槽，需要通过3D打印机和CNC盖板加工共同完成制造。利用3D打印技术，设计师能够在不增加制造复杂性的前提下，灵活且自由地调整波导制造。
摩方精密采用面投影微立体光刻技术，利用高精度紫外光刻投影系统，将需打印模型分层投影至树脂液面，实现快速微立体成型。该技术具有成型效率高、加工成本低等突出优势，可支持14毫米×14毫米×1.6毫米尺寸的天线制造，并将公差控制在±5微米。
从天线的属性来看，为了赋予天线必要的导电性，可以利用磁控溅射表面镀金工艺，在3D打印的透镜结构上涂覆一层金涂层，实现多波束天线的金属结构制造。金属电镀3D打印是一种经济高效的制造方法，可用于需要金属表面或导电性的生产零件。
经过测量不同端口的辐射模式和反射系数后，伯明翰大学团队成功地演示了355赫兹表面波金属龙勃透镜多波束天线。摩方精密的先进制造技术和设备，为该研究项目提供了重要支持。
王毅表示，摩方精密的超高精度3D打印机具备微米级的精度、厘米级的构建体积，拥有较高的跨尺度打印能力，为团队研究提供了强大的工具支持，并以创新的方式制作了高度复杂的毫米波和亚太赫兹波导器件，这是其他铣削或微加工技术无法实现的。
此次实验的成功，也充分证明了高精度3D打印制造亚太赫兹金属多波束天线的可行性。同时也印证了，与传统制造技术相比，3D打印多波束天线在灵活性、速度和成本效益方面具有显著优势。
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