Malgré leur rôle central dans les télécommunications, les applications de radiofréquence en fabrication additive ne sont pas encore suffisamment médiatisées, en raison de leur complexité de fabrication. L’une de ces complexités repose sur les nouveaux matériaux, un domaine que Fortify et Rogers Corporation ont décidé d’aborder.
Fortify est un fabricant d’imprimantes 3D basé à Boston qui offre une combinaison intéressante de composites photopolymères et d’impression 3D magnétique, tandis que Rogers Corporation est un producteur de matériaux techniques pour la connectivité avancée et l’électronique de puissance.
Ensemble, les deux sociétés vont permettre l’impression 3D d’applications de radiofréquence en combinant leurs forces : matériaux haute fréquence et capacités de traitement avancées des composites. Leur objectif ultime étant de concevoir et d’imprimer des substrats de précision, des lentilles à gradient d’indice de réfraction de type Luneberg et des composants d’utilisation finale.
Pour rappel, la plateforme DLP alimentée par le mélange cinétique continu (CKMTM) de Fortify permet de produire à haut débit des pièces aux caractéristiques fines à partir de matériaux fortement chargés, autrement difficiles à traiter.
« Notre monde étant de plus en plus connecté, il en va de même pour le besoin de connexions sans fil plus rapides et de plus grande capacité », a déclaré Trevor Polidore, chef du groupe de développement de nouveaux produits chez Rogers Corporation. « Le partenariat avec Fortify permettra à Rogers de proposer une solution complète pour la fabrication de composants diélectriques imprimés en 3D, permettant ainsi à nos clients de créer la prochaine génération de systèmes sans fil. »
Les communications sans fil et les systèmes SATCOM ont conduit à l’expansion de l’utilisation des systèmes d’antennes actives (AAS) dans les applications grand public. En tirant parti de la capacité des SAA à générer des signaux hautement directifs qui peuvent être dirigés électroniquement et former divers modèles de faisceau, les dernières applications telles que la 5G et les satellites à haut débit (HTS) peuvent fournir des services auparavant inaccessibles avec des antennes conventionnelles.
Cependant, de nombreuses technologies AAS sont coûteuses et complexes à fabriquer, avec des multitudes de compromis de performance qui nécessitent souvent de nouvelles technologies et des dispositifs à coût élevé pour donner des solutions compétitives. Il est possible de relever certains de ces défis avec des matériaux diélectriques 3D complexes, mais ces derniers ont toujours été difficiles, voire impossibles, à fabriquer au coût, à la qualité et à la répétabilité nécessaires pour répondre aux exigences pratiques de fabrication.
« Les photopolymères disponibles aujourd’hui sont d’un ordre de grandeur supérieur en termes de pertes aux thermoplastiques, mais l’impression 3D de pièces complexes à l’échelle à partir de thermoplastiques prend du temps », Phil Lambert, Sr. Ingénieur d’applications chez Fortify, a déclaré. « Avec les bons systèmes de matériaux à faibles pertes de Rogers combinés aux imprimantes de Fortify, nous pouvons proposer une solution qui offre une excellente résolution des caractéristiques, de grandes propriétés RF et des capacités de débit élevé pour les pièces d’utilisation finale. »
Alors que les plateformes DLP traditionnelles peinent à imprimer des matériaux hautement visqueux, la technologie CKM employée sur toutes les imprimantes de la série Flux de Fortify permet de traiter des matériaux avancés, tels que les matériaux à faible perte de Rogers, tout en maintenant la qualité et la cohérence du matériau tout au long du processus de fabrication.
« Avec Rogers, nous sommes positionnés pour commercialiser les premiers matériaux diélectriques RF à faibles pertes imprimés en 3D et évolutifs », a déclaré Josh Martin, CEO et cofondateur de Fortify. « Ce partenariat est un excellent exemple de la façon dont des entreprises innovantes dans le domaine des matériaux et de la technologie peuvent s’associer et fournir une proposition de valeur différenciée à un marché en pleine croissance. Fortify dispose d’un moyen évolutif de fabriquer un matériau diélectrique à variation continue, ce qui change la donne pour le marché des antennes à faisceau de balayage (5G, surveillance, télédétection et sécurité). »
Les applications de cette nouvelle technologie comprennent des dispositifs de lentilles passives qui augmentent le gain et la directivité pour les systèmes à alimentation unique ou multiple que l’on trouve dans les liaisons de détection RF et SATCOM en mouvement, et les systèmes AAS 5G pour élargir le champ de vision et réduire les niveaux de lobes secondaires.
Les avantages des imprimantes 3D de Fortify pour la technologie diélectrique RF imprimée sont les suivants : poids réduit, large bande passante, fabrication évolutive, liberté de conception de la structure, pièces à rotation rapide, etc. Les deux sociétés continuent de collaborer pour optimiser les paramètres de traitement de l’impression afin de concrétiser tous ces avantages et plus encore.
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