Filtry frekvencí vyrobené 3D tiskem pomáhají telekomunikačním družicím
Využití 3D tisku by mělo pomoci vytvářet výkonnější telekomunikační družice. Už prototypová výroba radiofrekvenčních filtrů slibuje vyšší výkon při nižší ceně a hmotnosti.
Společnost Airbus Defence and Space z Velké Británie využila předcházející výzkum ESA a vyvinula prototyp 3D tiskem vytvořeného radiofrekvenčního (RF) filtru. Během náročných zkoušek pak demonstrovala jeho připravenost na nasazení v kosmickém prostředí.
RF filtry vlnových délek jsou klíčovou technologií pro kosmickou komunikaci, přičemž jejich historie sahá až do prvních dnů kosmické éry. Obloha je přeplněná rádiovým signálem, ale tyto filtry slouží jako „strážci brány“: odfiltrovávají nežádané frekvence, zatímco vybraným kanálům umožňují projít.
Typická moderní telekomunikační družice může nést až stovky těchto filtrů. Jejich komplexní interní kontury jsou speciálně navržené tak, aby pracovaly se specifickými frekvencemi. To dovoluje využívat několik paprsků signálu.
Samostatný vývojový a výzkumný projekt mající za cíl studovat 3D tisk kovových součástek RF vybavení podporuje ESA skrze program BTRP (Basic Technology Research Programme).
Projekt začal v roce 2015 a jeho výsledky byly tak slibné, že se firma Airbus Defence and Space rozhodla uskutečnit následný výzkum. Při něm použila 3D tiskárnu kovových součástek od belgické firmy 3D Systems.
Tradiční kovové RF filtry jsou vyrobené ze dvou segmentů, které jsou následně spojené dohromady. Z toho důvodu jsou navrhované více s ohledem na vyrobitelnost, než na výkon. Namísto toho 3D tisk vytváří jednu kompaktní součástku, která vzniká vrstvu po vrstvě.
„Tato nová technologie přináší do hry novou svobodu navrhování a odstraňuje omezení, která vycházela z tradičních paradigmat,“ komentuje specialista ESA na mikrovlny César Miquel España.
„Aby bylo možné správně využít přínosy 3D tisku, musíme začít přemýšlet ve zcela nových souvislostech. Přesně tak, jak to udělala firma Airbus Defence and Space.“
„Hlavními výhodami výroby v jednom kuse, kterou dovoluje 3D tisk, jsou hmotnost, cena a čas,“ dodává RF technik v Airbus Defence and Space Paul Booth. „Úspora hmotnosti je dosažena tím, že již nemusíme počítat se spojovacími prvky.“
„Díky přímému tisku kovů je zde také bonus v podobě toho, že vnější profil mnohem lépe odpovídá vnitřnímu. Takže se může použít opravdu jen nezbytně nutné množství kovu. Přínos ceny a času pochází toho, že odpadá montáž a následné zpracování.“
Tiskový proces využívá částečky kovového prachu, které jsou spojované společně laserem. Výzvou bylo, aby součástka končila s dostatečně hladkými plochami.
„Mikroskopická topologie je u 3D tiskem vyrobených součástek jiná, než u strojově vytvářených dílů,“ vysvětluje Paul Booth. „Strojově opracované součástky mají ostré hrany a vrypy, zatímco trojrozměrný tisk vlastně představuje malinkaté kuličky svařené dohromady, což znamená menší ostrost.“
