Antenne aus zuvor 100 Teilen in einem einzigen Stück am 3D-Drucker hergestellt

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Das US-amerikanische Unternehmen Optisys LLC hat sich auf die Entwicklung und Herstellung von 3D-gedruckten Mikroantennen aus Metall spezialisiert. Kürzlich wurde ein Projekt abgeschlossen, bei dem eine Antenne aus zuvor 100 Einzelteilen mit Additiver Fertigung in einem einzigen Stück hergestellt werden konnte.

Antennen sind technische Anordnungen die zur Übertragung von elektromagnetischen Wellen und meist zur drahtlosen Kommunikation über lange Distanzen eingesetzt werden. Die komplexen Radiofrequenz (RF) Komponenten aus denen ein Antennensystem bestehet sind oft recht groß und schwer, Eigenschaften welche die Leistung und Mobilität stark beeinflussen.

Laut Optisys CEO Clinton Cathy, stehen Unternehmen unter Druck, immer leichtere und kleinere Antennen in kürzester Zeit herzustellen. Durch die Kombination von RF-Design-Simulation, Maschinenbau und Systemoptimierung mit Fokus auf Additiver Fertigung, ist es Optisys möglich 3D-gedruckte Antennen aus Metall mit geringerem Gewicht und Größe sowie kurzer Durchlaufzeit und niedrigeren Kosten auch in geringer Stückzahl zu produzieren. Diese Antennen weisen gute oder sogar bessere RF-Leistung als herkömmlich gefertigte Systeme auf.

„Wir stellen Strukturen her, deren Produktion bislang nicht möglich war,“ erklärt Cathy.

Das aktuelle Demonstrationsprojekt umfasste die komplette Neugestaltung einer Richtantennengruppe mit hoher Bandbreite für ein Flugzeug, genannt Ka-band 4×4 Monopulse Array. Sämtliche Designarbeiten wurden von Optisys selbst durchgeführt. Die Komponente wurde danach mit einem Metall-3D-Drucker vom Hersteller Concept Laser in einem Stück gefertigt. In Zahlen zusammengefasst konnten durch das optimierte Design für die Additive Fertigung gegenüber traditionell gefertigten RF-Komponenten folgende Vorteile realisiert werden:

  • Reduzierung der 100 Einzelteile zu einer integrierten Baugruppe
  • Gewichtseinsparung von 95%
  • Durchlaufzeit von nur 2 statt 11 Monaten
  • Senkung der Produktionskosten um 20 – 25%
  • Senkung der Einmalkosten um 75%

Zudem hat das Projekt gezeigt, dass der 3D-Druck weitere Vorzüge bietet, wie Robert Smith, COO von Optisys erklärt:

„Wenn wir mehrere Antennenkomponenten zu einem Einzelteil umgestalten, reduzieren wir damit den Einfügeverlust der kombinierten Teile. da unsere Antennen um so viel kleiner sind, wird trotz der raueren Oberflächenqualität bei der Additiven Fertigung der Einfügeverlust so stark gesenkt, dass diese gleiche oder bessere RF-Leistung als konventionelle Baugruppen aufweisen.“

Weiters bringt die Herstellung mittels Additiver Fertigung auch nachgelagerte Vorteile. Es ist einfacher neue Funktionen für das bestehende Design einzufügen, die fertigen Komponenten können leichter zusammengesetzt werden und auf lange Sicht bedarf es auch weniger Tests und Wartungen, da bedeutend weniger Teile involviert sind.