Forskere har utviklet en ny måte å produsere viktige komponenter av radar.
Hvorfor Er Det Viktig?
Ny utskrift prosesser kan føre til at elektronisk utstyr for å bli produsert mye billigere enn de er i dag og ta et bredere utvalg av former.
En avansert 3d-skriveren avgir ledende blekk til å bygge en elektronisk enhet som kan filtrere elektromagnetisk stråling. Den horisontale rør bruker en støvsuger til å fjerne uønskede blekk.
Vi kan nå legge til radar-teknologi til den stadig voksende listen av odd, men nyttige ting som kan gjøres med 3-D printing.
Utskriften elektronikk i avanserte radarsystemer på ark av plast ville gjøre systemene både billigere og mer allsidig. Dette ville ha åpenbare militære fordeler, men også mange potensielle sivile bruksområder, for eksempel vær-overvåking radar og selvkjørende biler. En stor utfordring i utskriften elektronikk i stand til å håndtere høyfrekvente radiobølger er å utvikle roman “blekk” med rett elektriske egenskaper.
Fra øverst til nederst: En trykt fase shifter, en trykt frekvens-selektiv overflaten (FSS), og et nærbilde av FSS. I close-up, varactors er det avlange objekter i mellom torgene i sølv ledende blekk. De inneholder både sølv blekk (squiggly linjer) og nyutviklet blekk (brun ovaler).
Forskere ved et Raytheon-sponset lab ved University of Massachusetts Lowell, sier de har en løsning: en ny “funksjonell blekk” som de har brukt til å skrive ut enheter som kan være innstilt til å generere eller oppdage radio bølger av bestemte frekvenser, en grunnleggende evne til radar. Radar-systemer fungerer ved å sende radiobølger og deretter oppdager de signaler som returnerer etter bølgene treffer et objekt i deres vei.
Det nye blekket er nøkkelen til å skrive ut en bestemt type kondensator kalles en spenning-variabel kondensator, eller varactor. Forskerne mener at deres vei er den første trykte varactor, en viktig elektrisk komponent av visse justerbare elektroniske enheter som brukes i militær radar-systemer, så vel som bil kollisjons-unngåelse systemer og mobiltelefon tårn.
En av disse enhetene, som kalles en fase shifter, er nødvendig for å elektronisk styre strålen av en såkalt faset array radar system. En annen enhet nå utskriftsvennlig takket være den nye blekk er en frekvens-selektiv overflaten—i hovedsak et filter som kan blokkere bestemte frekvenser av elektromagnetiske stråling eller tillate dem å passere gjennom. Slike filtre hindre uønsket stråling fra forstyrre en radar. De kan også brukes til å gjøre ting som å skjerme et bestemt miljø, som for eksempel et sykehus.
Muligheten til å skrive ut disse systemene kan føre til mye billigere og raskere produksjon prosesser enn de som brukes i dag, sier Christopher McCarroll, som co-leder av Raytheon UMass-Lowell Research Institute. Flaskehalsen har vært at høy-utføre elektroniske enheter vanligvis stole på materialer som krever høy temperatur produksjon, som ikke er kompatibel med plast.
Forskere har allerede utviklet ledende blekk, ofte som inneholder metall knutsen, som kan bli behandlet ved relativt lave temperaturer (se “Skrive ut Batteriene”). Blekk som ville gi justerbare enheter for radar må inneholde materiale med visse elektriske egenskaper som kan justeres ved å bruke spenning.
Blekket den Raytheon og UMass-Lowell forskere kom opp med er laget av bitte små partikler av slikt materiale suspendert i en termoplastisk polymer. Den nye blekk kan skrives ut og herdet ved lave temperaturer nok til å være kompatibel med plastdeler.
For å gjøre de to enhetene, gruppen bruker i dag en aerosol-jet printer, som sysselsetter strømmer av gass til nettopp innskudd ledende blekk laget av sølv, og en annen skriver som er avhengig av små vibrasjoner for å få nytt blekk.
En skriver som bygger en frekvens-selektiv overflate ved dispensering lag av funksjonelle blekk.
Forskerne er fortsatt eksperimenterer med sine materialer og enheten design. De er også å utforske måter å kombinere trykt enheter med high-powered datamaskinen sjetonger som er viktige for radar-systemer. McCarroll sier “drøm” er til å skrive ut hele radar system, men det kortsiktige målet er å utvikle effektive prosesser for å bygge systemer ut av både trykte komponenter og de som er gjort med konvensjonelle midler.