金属3Dプリントホーンアンテナ構造におけるマイクロレーザー焼結積層造形技術の応用可能性の研究

金属3Dプリントホーンアンテナ構造におけるマイクロレーザー焼結積層造形技術の応用可能性の研究
出典: 揚子江デルタG60レーザーアライアンス

積層造形技術を使用して製造されたアンテナ構造は、幅広い用途と幅広い展望を持っています。この研究では、マイクロレーザー焼結 (MLS) 3 次元 (3D) 印刷技術を使用して、標準 Pasternack® ホーンアンテナと同一の 2 つの長方形ホーンアンテナを製造することに明確に焦点を当て、製造プロセスをシンプルかつ簡単にしました。目的は、表面粗さが 18 - 26.5 GHz の周波数範囲でアンテナの性能にどのように影響するかを調査することです。プロファイロメータを使用して、研磨後のアンテナと未処理のアンテナの表面粗さを測定したところ、それぞれ 4 μm と 6 μm でした。次に、ベクトル ネットワーク アナライザーを使用して反射係数、伝送特性、放射パターンを評価したところ、研磨済みアンテナと研磨されていないアンテナの利得はそれぞれ 8.83 dBi と 9.14 dBi であることが判明しました。調査の結果、研磨したアンテナと研磨していないアンテナの性能は似ており、特性はシミュレートしたアンテナや標準アンテナの特性に非常に近いことが判明しました。最後に、MLS で印刷された金属アンテナの性能を、他の 3D 印刷技術を使用して作成されたホーン アンテナと比較しました。結果は、MLS によって印刷された金属構造の方が性能が優れていることを示しており、MLS 技術が 3 次元金属電磁気設計の印刷に大きな可能性を秘めていることを示しています。

ホーンアンテナの形状(CAD モデル)(a)等角図、(b)底面図。
(a) 3D microprint GmbH DMP50GP と印刷されたホーンアンテナの表面 (b) 研磨なし (c) 研磨済み。
ANSYS HFSS でシミュレートされたホーン アンテナ (a) 形状、(b) 2D ゲイン、(c) 放射特性。 (a) 3D MLS印刷技術を使用してホーンアンテナを作成するプロセス。 (b) 最終プロトタイプ。 研磨されていない 3D プリント ホーン アンテナと研磨された 3D プリント ホーン アンテナの写真 (a) 断面図、(b) 開口部の図、(c) フランジの図。
表面粗さがアンテナの性能に与える影響をテストするために、3D プリント技術を使用して 2 つの K バンド ホーン アンテナが作られました。アンテナは、MLS 3D プリント技術と 17-4 PH ステンレス鋼粉末を使用して製造されました。表面粗さが性能に与える影響を調べるために、1 つのアンテナは研磨され、もう 1 つは研磨されていませんでした。測定結果によると、表面粗さは MLS プリントアンテナの性能に大きな影響を与えないことがわかりました。ただし、MLS 印刷システムの最大高さ制限により寸法が若干異なり、そのためシミュレートされたホーン アンテナや標準のホーン アンテナと比較するとパフォーマンスが若干異なります。したがって、今後は、標準アンテナとシミュレートされたアンテナのパフォーマンスの収束を実現するために、モデリングと製造プロセスの改善に重点を置きます。さらに、研究者らは、MLS 印刷アンテナの性能を他の 3D 印刷技術を使用して作成された同様のアンテナと比較し、金属 3D 印刷コンポーネントに対する MLS 印刷技術の可能性を確認しました。

論文リンク: https://doi.org/10.1049/tje2.12398


金属、レーザー

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