3D打印技術(shù)可成功實現(xiàn)軍民用雷達(dá)制造
研究人員已找到一種能制造生產(chǎn)雷達(dá)重要零部部件的新方法。現(xiàn)有一種先進(jìn)的3D打印機(jī)可通過導(dǎo)電墨水制造出能過濾電磁輻射的電子裝置。水平管采用一臺真空吸塵器去除多余墨水。采用新型印刷工藝可以更低的成本,制造生產(chǎn)出各種電子裝置,同時產(chǎn)生更多的形態(tài)。
我們現(xiàn)在可以將雷達(dá)技術(shù),加到那份可運(yùn)用3D打印技術(shù)制造的奇怪但有使用價值的物件清單中。將復(fù)雜精密的雷達(dá)系統(tǒng)電子設(shè)備打印到塑料制品上將大大降低系統(tǒng)成本,增加其用途。這不僅對軍事領(lǐng)域大有好處,而且也可用于多種民用領(lǐng)域,例如天氣監(jiān)測雷達(dá)和自動駕駛汽車。但打印這種能處理高頻率無線電波的電子設(shè)備面臨一項重要的挑戰(zhàn):研制具備準(zhǔn)確電氣性質(zhì)的新型“墨水”。
馬薩諸塞大學(xué)——洛厄爾實驗室(由雷神公司贊助)的研究員人員稱,他們找到了一個有效解決方案:一種新型的“功能性墨水”。
他們采用這種墨水打印出的設(shè)備,在調(diào)準(zhǔn)后,可產(chǎn)生或檢測特定頻率的無線電波(雷達(dá)的一種基本性能)。雷達(dá)系統(tǒng)的運(yùn)作過程是先傳輸無線電波,然后在電波擊中標(biāo)的物體后返回路徑中的信號。
新型墨水是打印特定類型的電容器(稱為變壓電容器或變?nèi)莨?。研究人員相信這是首個全打印變?nèi)莨堋W內(nèi)莨苁擒娪美走_(dá)系統(tǒng)、汽車避撞系統(tǒng)、手機(jī)塔中使用的特定可調(diào)諧電子裝置的基本電子元器件。
移相器是這些裝置之一,能以電子方式操縱相控陣?yán)走_(dá)系統(tǒng)的波束。因新型墨水的研發(fā)而得以打印制作的另一個裝置是選頻面,本質(zhì)上是一種可阻斷特定頻率的電磁輻射或允許輻射通過的過濾器。此類過濾器能阻止某些不需要的輻射干擾雷達(dá)系統(tǒng),也可用于在某個特定環(huán)境中架設(shè)屏障如醫(yī)院等。
雷神馬薩諸塞州大學(xué)-洛厄爾研究所(Raytheon UMass-Lowell ResearchInstitute)的主任之一克里斯托弗·麥卡羅說,通過打印技術(shù)制作這些系統(tǒng)可最終降低制造工藝成本,提高制造速度。存在的瓶頸是高性能的電子裝置一般采用高溫制造的材料,而這種高溫制造方式并不適用于塑料制品。
研究人員已經(jīng)開發(fā)出含有金屬納米粒子的導(dǎo)電墨水,可在相對較低的溫度下進(jìn)行處理。用于制作雷達(dá)系統(tǒng)使用的可調(diào)諧裝置的墨水必須含有具備特定電氣性質(zhì)的材料,此等電氣性質(zhì)應(yīng)能通過施加電壓予以調(diào)節(jié)。
由雷神公司和馬薩諸塞州大學(xué)——洛厄爾實驗室研究人員研發(fā)的墨水由懸浮在熱塑性聚合物中的此類材料微粒構(gòu)成。這種新型墨水能在兼容特定塑料的低溫下打印和硬化。
該研發(fā)團(tuán)隊目前采用氣霧噴射打印機(jī)制作這兩種設(shè)備。此類打印機(jī)通過氣體流準(zhǔn)確放置由銀制成的導(dǎo)電墨水,并通過另一臺依賴于微小振動的打印機(jī)配置新型墨水。
一臺打印機(jī)正通過配置一層層的功能性墨水制作選頻面
研究人員仍在對材料和設(shè)備設(shè)計進(jìn)行實驗,同時正試圖找到能將打印制作而成的設(shè)備裝置與高性能電腦芯片相結(jié)合的方式。
麥卡羅說,他的“夢想”是打印出整個雷達(dá)系統(tǒng),但短期目標(biāo)是,開發(fā)出能采用打印方式和傳統(tǒng)方式制作的元件構(gòu)造完整雷達(dá)系統(tǒng)的有效工藝。
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