01 Uvod
Aditivna proizvodnja (AM) keramike revolucionira dizajn i proizvodnju mikrotalasnih elektronskih komponenti u svemirskim komunikacionim sistemima. Keramika je nezaobilazna u takvim uređajima zbog svojih odličnih elektromagnetnih svojstava, visoke termičke stabilnosti i izuzetne mehaničke čvrstoće. Putem AM, oblik i dimenzije keramičkih materijala mogu se precizno kontrolisati, omogućavajući im da zadovolje stroge zahtjeve za tačnost i performanse u mikrovalnoj elektronici. Štaviše, komponente elektromagnetne zaštite igraju ključnu ulogu u smanjenju elektromagnetnih smetnji i osiguravanju stabilnog prijenosa signala. Upotreba aditivno proizvedene keramike nudi novu metodu za optimizaciju performansi izolacije i povećanje efektivnosti zaštite.
Obrada lasera i elektronskih zraka
02 Dodatno proizvedeni filteri
Keramički materijali pokazuju izuzetno visoku hemijsku stabilnost i otpornost na koroziju, što ih čini pogodnim za dugotrajnu-upotrebu u teškim okruženjima kao filteri. Nadalje, integracija dielektričnih materijala sa AM promovira širok raspon dielektričnih konstanti (εr). Isti dielektrični materijal može postići različite vrijednosti εr modificiranjem parametara kao što su veličina otvora, geometrija i hijerarhijska struktura. Ovo omogućava prilagođavanje keramičkih filtera kako bi zadovoljili specifične zahtjeve i optimizirali efikasnost i preciznost filtriranja.
Jedan primjer je monolitni dielektrični talasovodni filter proizveden korištenjem tehnologije proizvodnje keramike na bazi litografije{0}}(LCM). Filter je dizajniran da radi na 11,5 GHz sa propusnim opsegom od 850 MHz i proizveden je od jednog-dielektričnog diska, koji je posrebren-kako bi oponašao funkcionalnost konvencionalnog metalnog kućišta. LCM tehnologija pruža fleksibilnost dizajna bez potrebe za prilagođenim kalupima i omogućava precizniju proizvodnju. Metalizacija keramičkih struktura podstiče otpornost keramike na visoke temperature, otpornost na koroziju i izolaciona svojstva, dok ih kombinuje sa čvrstoćom i provodljivošću metala radi optimizacije performansi.
Slika 1.(a) Dielektrični talasovodni filter četvrtog-reda, (b) BPF baziran na hemisferičnom rezonatoru četvrtog-reda, (c) C-pojasni triplekser filter.
Obrada lasera i elektronskih zraka
03 Dodatno proizvedeni rezonatori
Rezonatori su elektronički uređaji sposobni za stabilne oscilacije na određenim frekvencijama i široko se koriste u generiranju frekvencija i obradi signala. Mikrotalasni i visoko{1}}signali se obično koriste u satelitskim komunikacijama i radarskim sistemima. Visoka stabilnost i visok Q-faktor dielektričnih rezonatora čine ih idealnim za takve primjene.
Funkcionalnost dielektričnih rezonatora temelji se na odgovoru dielektričnih materijala na elektromagnetne valove. Brzina širenja ovih talasa određena je εr materijala, dok veličina, oblik i svojstva dielektričnog materijala koji se koristi u rezonatoru utiču na njegovu rezonantnu frekvenciju. Uz AM, dielektrični rezonatori mogu biti dizajnirani i proizvedeni tako da budu minijaturizirani i visokih-performansi, prilagođeni različitim zahtjevima. Ovo optimizuje karakteristike širenja i refleksije radarskog signala. Takav pristup omogućava prilagođeniju, precizniju i -isplativiju proizvodnju dielektričnih rezonatora.
Slika 2.(a) Shema strukture antene, (b) tri- rezonator, (c) jednoosna anizotropna dielektrična rezonatorska antena.
Obrada lasera i elektronskih zraka
04 Dodatno proizvedeni senzori
AM senzori imaju koristi od prilagodljivih i složenih geometrija i arhitekture. Kada se kombinuju sa piezoelektričnim, termoelektričnim i piezorezistivnim svojstvima keramičkih materijala, oni omogućavaju visoke{1}}precizne i-prilike visokih performansi.
Piezoelektrični keramički senzori, karakterizirani svojim jedinstvenim ponašanjem elektromehaničkog spajanja, sve su važniji u aerosvemirskom svijetu. Oni omogućavaju precizno praćenje pritiska, temperature i vibracija i široko se koriste za procenu radnih uslova motora, trupa i drugih kritičnih vazduhoplovnih komponenti.
Zbog inherentne krhkosti keramike, razvoj fleksibilne keramike postao je ključni fokus istraživanja. Da bi se ovo riješilo, razvijen je fleksibilni keramički kompozitni senzor pritiska koristeći DLP AM, kombinirajući BaTiO3 sa MWCNT u fotoosjetljivoj smoli radi optimizacije dielektričnih performansi i mehaničke fleksibilnosti. Kao što je prikazano na slici, struktura koncentracije napona-u obliku pješčanog sata- je dizajnirana da poboljša osjetljivost. Analiza konačnih elemenata i eksperimenti potvrdili su poboljšanu linearnu osjetljivost u širokom rasponu pritiska, demonstrirajući izvodljivost DLP-a u fleksibilnim senzorima visokih{6}}performansi.
Slika 3.(a) Fleksibilni kapacitivni senzor pritiska, (b) fleksibilni piezoelektrični kompoziti i šema malog robota.
Obrada lasera i elektronskih zraka
05 Zaključak
Aditivna proizvodnja keramike omogućava prilagođavanje keramičkih svojstava kao što su visoka otpornost na toplotu, niska toplotna provodljivost i odlična elektromagnetna zaštita, što ih čini idealnim za vazduhoplovnu upotrebu, uključujući komunikacione sisteme, radare i termičku zaštitu. U poređenju sa tradicionalnom proizvodnjom, AM nudi značajne prednosti za složene keramičke komponente, pružajući veću fleksibilnost dizajna za kreiranje zamršenih geometrija i laganih struktura. Ovo je posebno vredno u vazduhoplovstvu, gde smanjenje težine može značajno poboljšati efikasnost goriva i performanse.
AM također podržava integraciju komponenti, kombinujući više funkcija-kao što su strukturalni integritet, toplotna otpornost i elektromagnetna zaštita-u jedan dio, čime se smanjuje broj komponenti i pojednostavljuje montaža. Štaviše, ove tehnologije omogućavaju brzu izradu prototipa i prilagođavanja dizajna na osnovu povratnih informacija o performansama.
