TENDENCIAS Informe del sector de la impresión 3D / fabricación aditiva 2024 – 49 – 1. Introducción Los dispositivos de comunicaciones requieren de altas prestaciones para su inserción en el mercado. Las técnicas de fabricación actuales tienen unas limitaciones que podrían resolverse mediante el uso de tecnologías de impresión 3D. No obstante, para ello es necesario aplicar innovaciones relevantes en base a los últimos desarrollos tecnológicos, que se podrían centrar en cinco ámbitos principales. • La fabricación de dispositivos con topologías complejas. La fabricación aditiva abre el abanico de posibles topologías para fabricar, y esto sirve tanto para antenas, filtros, o dispositivos integrados. Asimismo, la posibilidad de metalización selectiva abriría un amplio abanico de aplicaciones en distintas tipologías de antenas, así como soluciones específicas a problemas no resueltos. • El uso de materiales ligeros. El peso de los dispositivos fabricados mediante métodos tradicionales, frente a los dispositivos fabricados aditivamente con polímeros y posteriormente metalizados, se puede reducir de forma significativa. Además, la cantidad de metal que se utilizan para metalizar sería mínima, frente a todo el metal necesario para fabricar las mismas piezas con métodos tradicionales. En paralelo, minimizaría el uso de material necesario para fabricar estos dispositivos, dada las habilidades de la fabricación aditiva de construcción por capas. Por otra parte, incluso cuando se opta por fabricación aditiva utilizando metales, las posibilidades de topología son infinitas, se utiliza el material meramente necesario y se aporta mayor eficiencia de fabricación a piezas extremadamente costosas de fabricar mediante métodos tradicionales. • El uso de tecnologías de metalizado novedosas y menos contaminantes y con mejores prestaciones conductoras [1, 2], facilitan el metalizado de un amplio espectro de polímeros utilizados en fabricación aditiva, alcanzan una capa de metalizado estable y resistente, altísima conductividad y permiten adaptar el tipo de acabado a la funcionalidad específica del dispositivo desarrollado y a las condiciones ambientales extremas a las que algunas de estas antenas se ven expuestas. Adicionalmente, no requiere de costosas instalaciones ni reactivos caros, dado que se trata de un método más respetuoso con el medio, de gran eficiencia y seguro. • La integración de diferentes dispositivos de comunicaciones en una única pieza abre un abanico infinito de posibilidades, puesto que permite la fabricación de un rango amplísimo de topologías en una única pieza, permitiendo integrar filtros con antenas, antenas con elementos de alimentación y desfase, y un largo etcétera. Hasta ahora, los dispositivos de comunicaciones que requerían unas altas prestaciones se fabricaban por separado, y se ensamblaban luego por medio de tornillería, dado que las técnicas de fabricación tradicionales sobre metal así lo requerían. La integración de dispositivos de diferentes tecnologías. Un campo de interés creciente en la industria de las comunicaciones es la integración de dispositivos guiados en medios planares, es decir utilizar en el mismo sistema elementos sobre placa de circuito impreso con dispositivos fabricados mediante impresión 3D, pero para ello se utiliza el fresado, cortado, agujereado y metalizado de placas de circuito impreso, con resultados variables. La tecnología especificada en la patente indicada en [1] permite una integración de piezas fabricadas en tecnología de guía de onda con la circuitería impresa, de forma eficiente y sencilla. Como casos de éxito de la aplicación de esta tecnología a la fabricación de dispositivos de alta frecuencia para comunicaciones se describen a continuación dos de los desarrollos obtenidos en el proyecto Caftam. 2. Antenas multihaz con reflector trasero para bandas sub 6GHz Los dispositivos de comunicación, en el momento actual, se obtienen generalmente tras la mecanización por control numérico de bloques de metal. Los requerimientos técnicos de diseño para este tipo de proceso de fabricación son limitados, y dan como resultado, formas geométricas simples y un peso considerable que limita algunos tamaños. Por ello, se planteó la posibilidad de verificar si la fabricación aditiva con materiales poliméricos metalizados alcanzaba la misma funcionalidad que los dispositivos realizados con tecnologías tradicionales. A tal fin, se ha procedido al desarrollo de antenas de alta frecuencia con resinas poliméricas de altas prestaciones que, posteriormente, se han metalizado con materiales conductores. Con estos dispositivos, se ha comprobado el rendimiento del dispositivo. Para ello, una vez diseñados y desarrollados, se han medido los parámetros de dispersión de la antena, para conocer a qué frecuencias la antena se comporta como emisor y qué porcentaje del total emite. Seguidamente, se ha validado su diagrama de radiación con la finalidad de conocer la distribución espacial de la emisión de la antena.
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