آنتن رادیویی با پرینتر سه بعدی
تولید افزودنی مزایای زیادی را برای کسانی که مایل به توسعه آنتن رادیویی در ابعاد غیر سنتی هستند، ارائه می‌کند، و تیمی از محققان در ایالات متحده اخیراً پروژه ی ساخت آنتن رادیویی با پرینتر سه بعدی را آزمایش کرده‌اند تا این مزایا را نشان دهند.
شرکت هواپیماهای بدون سرنشین Event38 مستقر در اوهایو با همکاری شرکای محلی ، دانشگاه ایالتی کنت و دانشگاه ایالتی یانگستون برای ارتقای پهپاد نقشه برداری E400 خود با یک آنتن رادیویی / دماغه هیبریدی جدید کار کرده است. مخروط این قطعه با ترکیبی از چاپ فلز و پلیمر چاپ شد و احتمالاً پس از آن در یک واحد مونتاژ شد.
نمایی از پهپاد نقشه برداری E400 در حالت عملیاتی
مشخصات پهپاد نقشه برداری E400
- طول بال‌ها : 150×300 سانتی متر
- حداکثر وزن برخاست: 3/9 کیلوگرم
- بار مفید: 1.3 کیلوگرم
- منبع تغذیه: باتری
- سرعت کروز: 16 متر بر ثانیه
- زمان استاندارد پرواز: 90 دقیقه
- فاصله پرواز با خط مستقیم: 86 کیلومتر
- برد داده های تله متری: 8 کیلومتر
- باد: مقاومت در برابر باد در سطح زمین تا 12m/s
- آب و هوا: مقاومت سهوی در برابر باران سبک
ساخت آنتن رادیویی با پرینتر سه بعدی
معمولاً آنتن های رادیویی باید رسانا باشند، اما همانطور که می دانید، چاپ اشکال پیچیده در پلاستیک و اعمال مواد رسانا بر روی آنها پس از چاپ کاملاً امکان پذیر است. این کار بسیار مقرون به صرفه‌تر از چاپ مستقیم با فلز است، اما بدیهی است که ارزان تر بودن آن به هزینه های تجهیزات پس از پردازش و اندازه تولید شما بستگی دارد.
واضح است که تیم پهپاد Event38 به دنبال ارزان ترین گزینه نبود.
یکی دیگر از ویژگی های ساخت آنتن رادیویی با پرینتر سه بعدی این است که معمولاً از هر چیزی که به آن متصل می شوند بیرون زده اند. در مورد هواپیماهای بدون سرنشین و سایر هواپیماها، آنتن های رادیویی اغلب به دلایل مختلف در خارج از بدنه هواپیما قرار دارد.
این تجهیزات در بسیاری از موارد باید دارای طول معینی باشند و همچنین باید از پوشش محافظتی دور باشند تا بتوانند امواج رادیویی خود را به درستی دریافت کنند.
به همین دلیل است که آنتن های رادیویی به جای اینکه در اعماق ساختار هواپیما قرار بگیرند ، در نزدیکی یا قسمت بیرونی قرار دارند.
چند جنبه منفی نیز در این رویکرد وجود دارد، از جمله عوامل محیطی (مانند آب و هوا یا خوردگی) که بر روی آنتن رادیویی خارجی تأثیر می گذارد.
دماغه ی پهپاد نقشه برداری E400
ایجاد یک راه حل جامع
یک راه حل واضح این است که به نحوی آنتن ها را در پوسته هواپیما جاسازی کنیم، که آنتن رادیویی را قادر می سازد بدون مانع از ساختار کار کند، در حالی است که آنها را در برابر عناصر ایمن نگه می دارد. و این دقیقا همان کاری است که Event38 انجام داده است.
همچنین جف تیلور، مدیرعامل این شرکت افزود:
روش‌های تولید سنتی، مانند ماشین‌کاری، برای شکل‌های غیرعادی که می‌توانند به ابزار زیادی نیاز داشته باشند و مواد زاید قابل توجهی تولید کنند، بهینه نیستند و چاپ سه بعدی برای اشکال خاص بسیار کارآمدتر است.
ساخت آنتن رادیویی با پرینتر سه بعدی کار بسیار امیدوارکننده ای است.
با استفاده از فناوری چاپ سه بعدی امکان اینکه، مخروط دماغه دو منظوره در پهپاد را که هم به “عنوان آنتن رادیویی” و هم قسمتی از ساختار آیرودینامیکی است را اثبات کردیم.
نمایی از پهپاد نقشه برداری E400 در حالت مونتاژ نشده
اما پتانسیل ایجاد قطعات ساختاری نیز وجود دارد. ما می توانیم یک قطعه باربر را چاپ کنیم که هم به عنوان گیرنده و هم به عنوان فرستنده رادیویی عمل کند، بنابراین این کار جایگزین یک عنصر ساختاری می شود که وزن کلی هواپیما و پهپاد را بسیار کاهش می دهد.
چالش های ساخت آنتن رادیویی با پرینتر سه بعدی
چندین آنتن رادیویی چاپ شد تا بررسی شود که آیا آنها با نیازهای ابعادی پهپاد همخوانی دارند یا خیر ؟
آیا آنتن رادیویی الگوهای تشعشع صحیحی را منتشر می‌کند یا خیر ؟
این پرواز آزمایشی در دانشگاه ایالتی کنت با موفقیت انجام شد و این تیم در مورد ساخت آنتن رادیویی با پرینتر سه بعدی بسیار خوشبین هستند.
کاربردهای دیگر این فناوری در آینده می تواند شامل ساخت مخروط های دماغه برای وسایل نقلیه مافوق صوت باشد که معمولاً به محافظ حرارتی اضافی برای آنتن رادیویی خارجی نیاز دارند.
