RU2642791C1 - Method of manufacturing waveguide microwave devices and elements on 3d printer by method of fused deposition modelling of thread composite abs plastic - Google Patents
Method of manufacturing waveguide microwave devices and elements on 3d printer by method of fused deposition modelling of thread composite abs plastic Download PDFInfo
- Publication number
- RU2642791C1 RU2642791C1 RU2016146214A RU2016146214A RU2642791C1 RU 2642791 C1 RU2642791 C1 RU 2642791C1 RU 2016146214 A RU2016146214 A RU 2016146214A RU 2016146214 A RU2016146214 A RU 2016146214A RU 2642791 C1 RU2642791 C1 RU 2642791C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- waveguide
- printer
- layer
- plastic
- abs plastic
- Prior art date
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 23
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 11
- 230000008021 deposition Effects 0.000 title claims abstract description 4
- 229920000122 acrylonitrile butadiene styrene Polymers 0.000 title claims description 15
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 13
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 14
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 14
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 claims abstract description 7
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims abstract description 5
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims abstract description 4
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims abstract description 4
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 claims abstract description 3
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 claims description 19
- 239000004033 plastic Substances 0.000 claims description 19
- 238000007639 printing Methods 0.000 claims description 6
- 238000013461 design Methods 0.000 claims description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 claims description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 4
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 abstract description 4
- 238000010146 3D printing Methods 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 238000004891 communication Methods 0.000 abstract 1
- 229920001169 thermoplastic Polymers 0.000 abstract 1
- 239000004416 thermosoftening plastic Substances 0.000 abstract 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 34
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 9
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical group [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 7
- 239000000463 material Substances 0.000 description 5
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 3
- 229920005669 high impact polystyrene Polymers 0.000 description 3
- 239000004797 high-impact polystyrene Substances 0.000 description 3
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 3
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 3
- 229910001369 Brass Inorganic materials 0.000 description 2
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 2
- 239000010951 brass Substances 0.000 description 2
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 2
- 239000003000 extruded plastic Substances 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 2
- 238000001771 vacuum deposition Methods 0.000 description 2
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 2
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000002894 chemical waste Substances 0.000 description 1
- 238000000641 cold extrusion Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000002848 electrochemical method Methods 0.000 description 1
- 238000004070 electrodeposition Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 1
- 239000003112 inhibitor Substances 0.000 description 1
- 239000002346 layers by function Substances 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 238000001465 metallisation Methods 0.000 description 1
- 150000002902 organometallic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000007517 polishing process Methods 0.000 description 1
- 239000011253 protective coating Substances 0.000 description 1
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005476 soldering Methods 0.000 description 1
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 1
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 description 1
- 238000005979 thermal decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 238000012795 verification Methods 0.000 description 1
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C41/00—Shaping by coating a mould, core or other substrate, i.e. by depositing material and stripping-off the shaped article; Apparatus therefor
- B29C41/24—Shaping by coating a mould, core or other substrate, i.e. by depositing material and stripping-off the shaped article; Apparatus therefor for making articles of indefinite length
- B29C41/32—Making multilayered or multicoloured articles
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
- B29C64/10—Processes of additive manufacturing
- B29C64/106—Processes of additive manufacturing using only liquids or viscous materials, e.g. depositing a continuous bead of viscous material
- B29C64/118—Processes of additive manufacturing using only liquids or viscous materials, e.g. depositing a continuous bead of viscous material using filamentary material being melted, e.g. fused deposition modelling [FDM]
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C67/00—Shaping techniques not covered by groups B29C39/00 - B29C65/00, B29C70/00 or B29C73/00
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
- B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
- B33Y10/00—Processes of additive manufacturing
Abstract
Description
1. Область техники, к которой относится изобретение1. The technical field to which the invention relates.
Изобретение относится к антенной технике, в частности к волноводным устройствам СВЧ-диапазона, и может быть использовано для изготовления волноводных трактов миллиметрового диапазона.The invention relates to antenna technology, in particular to waveguide devices in the microwave range, and can be used for the manufacture of waveguide paths in the millimeter range.
2. Уровень техники2. The level of technology
Известен способ изготовления волноводов миллиметрового диапазона (RU 2560804 C1, Н01Р 3/18, H01L 21/363, опубл. 20.08.2015). Способ заключается в электрохимическом осаждением меди на предварительно нанесенный на оправку в вакууме слой серебра и включает изготовление оправки из алюминиевого сплава Д16, наружная поверхность которой повторяет форму внутреннего канала волновода. Для обеспечения требуемой шероховатости внутренней поверхности оправка полируется сначала механически, а затем в электролите. За счет сложного многостадийного процесса полировки обеспечивается шероховатость наружной поверхности оправки, равная Ra=0,08 мкм.A known method of manufacturing waveguides of the millimeter range (RU 2560804 C1, НРР 3/18, H01L 21/363, publ. 08.20.2015). The method consists in the electrochemical deposition of copper on a silver layer previously deposited on the mandrel in a vacuum and includes the manufacture of a mandrel of aluminum alloy D16, the outer surface of which follows the shape of the inner channel of the waveguide. To ensure the required roughness of the inner surface, the mandrel is first polished mechanically and then in the electrolyte. Due to the complex multi-stage polishing process, the roughness of the outer surface of the mandrel is equal to Ra = 0.08 μm.
Одним из серьезных недостатков данного метода является использование агрессивных кислот (серной, ортофосфорной, соляной) с добавлением ингибиторов кислотной коррозии и ПАВ в качестве электролита, что вынуждает при применении этих методов принимать необходимые дорогостоящие меры по обеспечению безопасности персонала и экологической безопасности окружающей среды при использовании электролитов и утилизации химических отходов, а также необходимость удаления разрушаемых оправок раствором едкого натра в случае изготовления корпусов волноводов миллиметрового диапазона может привести к образованию раковин на токонесущей поверхности, что вызывает ухудшение электрических параметров волноводов, так как вследствие малой площади поверхности скорость травления мала, в то время как время травления велико.One of the serious drawbacks of this method is the use of aggressive acids (sulfuric, phosphoric, hydrochloric) with the addition of acid corrosion inhibitors and surfactants as an electrolyte, which forces them to take the necessary expensive measures to ensure the safety of personnel and the environmental safety when using electrolytes and disposal of chemical waste, as well as the need to remove destructible mandrels with sodium hydroxide solution in the case of manufacturing millimeter-waveguides can lead to the formation of shells on the current-carrying surface, which causes a deterioration in the electrical parameters of the waveguides, since due to the small surface area the etching rate is small, while the etching time is long.
Известен способ изготовления корпусов волноводов методом холодного выдавливания (см. Бушминский И.П. Изготовление элементов конструкций СВЧ. Волноводы и волноводные устройства. 1974, стр. 109-117). Сущность метода заключается в том, что металл заготовки под действием давления, оказываемого инструментом, начинает течь, заполняя свободное пространство штампа. Объемная холодная штамповка делает возможным получение деталей высокой точности. Поверхность таких деталей отличается хорошим качеством, при этом, как правило, не возникает необходимости в резке в процессе изготовления детали.A known method of manufacturing the waveguide bodies by the method of cold extrusion (see Bushminsky IP Production of structural elements of the microwave. Waveguides and waveguide devices. 1974, pp. 109-117). The essence of the method lies in the fact that the workpiece metal begins to flow under the pressure exerted by the tool, filling the free space of the stamp. Volumetric cold stamping makes it possible to obtain parts of high accuracy. The surface of such parts is of good quality, while, as a rule, there is no need for cutting during the manufacturing of the part.
Недостатком же этого метода можно назвать то, что для штамповки необходимо применять дорогостоящий штамповочный инструмент, который является пригодным только для изготовления какого-то одного, конкретного типа и размера волновода.The disadvantage of this method can be called the fact that for stamping it is necessary to use an expensive stamping tool, which is suitable only for the manufacture of any one, specific type and size of the waveguide.
Известен способ изготовления прямоугольных волноводов, входящих в состав устройств СВЧ (RU 2571306 C1, Н01Р 3/12, опубл. 20.12.2015). Способ заключается в том, что при изготовлении волновода производят гибку отрезка трубы прямоугольного сечения, выполненной из латуни, соединение каждого из его концевых участков с фланцем. Каждый из концевых участков отрезка трубы калибруют до достижения необходимых внутренних размеров. Отрезок трубы подвергают индукционному нагреву в зоне гибки и в зонах калибровки до температуры 300-350°С.A known method of manufacturing a rectangular waveguides that are part of microwave devices (RU 2571306 C1, НРР 3/12, publ. 12/20/2015). The method consists in the fact that in the manufacture of the waveguide, a piece of rectangular pipe made of brass is bent, and each of its end sections is connected to the flange. Each of the end sections of the pipe segment is calibrated to achieve the required internal dimensions. A pipe segment is subjected to induction heating in the bending zone and in the calibration zones to a temperature of 300-350 ° C.
Недостатком этого метода можно назвать то, что для изготовления волновода используют трубу прямоугольного сечения, выполненную из латуни, с определенным содержанием меди и цинка (62-65% меди, 35-38% цинка), а также то, что соединение концевых участков волноводной трубы с фланцами осуществляют с помощью пайки в индукционном поле с применением серебросодержащего припоя ПСР40.The disadvantage of this method is that for the manufacture of a waveguide, a rectangular tube made of brass is used with a certain content of copper and zinc (62-65% copper, 35-38% zinc), as well as the connection of the end sections of the waveguide pipe with flanges carried out by soldering in an induction field using silver-containing solder PSR40.
Известен способ изготовления волноводных СВЧ-устройств из углекомпозитного материала (RU 2577918 C1, Н01В 3/00, Н01Р 11/00, опубл. 20.03.2016). Способ заключается в том, что на изготовленную внутреннюю заготовку-матрицу волноводного СВЧ-устройства методом намотки наносят требуемое число слоев углекомпозитного материала, после чего надевают внешнюю часть заготовки-матрицы и в результате нагрева достигается необходимая прочность устройства,A known method of manufacturing waveguide microwave devices from carbon composite material (RU 2577918 C1, Н01В 3/00, Н01Р 11/00, publ. 03.20.2016). The method consists in the fact that the required number of layers of carbon composite material is applied by winding to the fabricated inner billet-matrix of the waveguide microwave device, after which the outer part of the billet-matrix is put on and as a result of heating the required strength of the device is achieved,
Этот вариант принимается за прототип.This option is taken as a prototype.
Недостатком выбранного в качестве прототипа способа является то, что для изготовления нового СВЧ-устройства, отличающегося друг от друга размерами и расчетными параметрами, сначала необходимо изготовить внутреннюю и внешнюю заготовку-матрицу, что в итоге несет увеличение себестоимости изделия.The disadvantage of the method chosen as a prototype is that for the manufacture of a new microwave device that differs from each other in size and design parameters, it is first necessary to produce an internal and external blank-matrix, which ultimately leads to an increase in the cost of the product.
3. Раскрытие изобретения3. Disclosure of invention
Основной задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является разработка технологии изготовления волноводных устройств СВЧ-диапазона из композиционного АБС-пластика с использованием 3D-принтинга, обеспечивающих получение следующего технического результата: существенное уменьшение массогабаритных характеристик устройств, снижение трудоемкости и времени изготовления при сохранении технических характеристик и уменьшение себестоимости изготовления и самих СВЧ-устройств.The main task to be solved by the claimed invention is directed, is the development of a technology for manufacturing waveguide devices of the microwave range from composite ABS plastic using 3D printing, providing the following technical result: a significant reduction in the mass and size characteristics of the devices, reducing the complexity and production time while maintaining technical characteristics and reducing the cost of manufacturing and the microwave devices themselves.
Поставленная задача решается, а требуемый технический результат при использовании изобретения достигается тем, что волноводные устройства СВЧ-диапазона выполнены с использованием аддитивных технологий на 3D-принтере методом послойного наплавления нитевого композиционного АБС-пластика с последующим нанесением токопроводящих металлопокрытий на рабочие поверхности устройств.The problem is solved, and the required technical result when using the invention is achieved by the fact that the microwave waveguide devices are made using additive technologies on a 3D printer by the method of layer-by-layer deposition of filament composite ABS plastic followed by the application of conductive metal coatings on the working surfaces of the devices.
В качестве основного материала, соответствующего требованиям, предъявляемым к материалам СВЧ-элементов и устройств (физико-химические, конструкционные и технологические параметры), используется токопроводящий, композиционный АБС-пластик с углеродными добавками (ABS Filament Black Conductive в виде нити диаметром 1,75 мм). Температура плавления нити в экструдерной головке составляет 230-245°С. Температура платформы, на которой строится модель волновода, составляет 90-100°С. Среднее время построения прямого волновода на 3D-принтере, в зависимости от его геометрических размеров, а также заданного шага - толщины наплавляемого пластика (40-200 мкм), составляет от 4 до 12 ч. Нанесение на пластмассовые волноводы металлического токопроводящего слоя обеспечивает прохождение по волноводу электромагнитных волн. При этом наблюдается эффект уменьшения амплитуды их колебаний по мере проникновения в глубь проводящего металлического слоя, в результате которого распределение переменного тока по сечению слоя происходит неравномерно, а преимущественно в поверхностном слое (скин-слое). Величина (толщина) скин-слоя зависит от удельного электрического сопротивления нанесенного металла, а также от частоты передаваемого сигнала. Для меди толщина скин-слоя составляет 0,66 мкм при частоте передаваемого сигнала, равной 10 ГГц. С увеличением частоты передаваемого сигнала от 10 до 100 ГГц толщина скин-слоя в медном покрытии уменьшается от 0,66 до 0,2 мкм. Для каждого диапазона частот применяются волноводы с различными геометрическими размерами прямоугольного волноводного канала. Чем выше частота передаваемого сигнала, тем меньше геометрические размеры (сечение) волноводного канала. Вакуумная металлизация пластмассовых волноводов включает в себя вакуумное осаждение (технология наращивания металлического слоя из газовой фазы металлоорганических соединений при их термическом разложении) первоначального тонкого слоя меди толщиной от 0,3 до 1,0 мкм. Дальнейшее наращивание слоя меди до толщины 0,1-0,5 мм (толщина слоя металла, обеспечивающая конструктивную жесткость пластмассового волновода и рассеивание, выделяемого при передаче энергии СВЧ тепла) возможно как при вакуумном осаждении металла, так и электрохимическими способами, включая нанесение защитного покрытия из серебра или золота.As the main material that meets the requirements for materials of microwave elements and devices (physico-chemical, structural and technological parameters), a conductive, composite ABS plastic with carbon additives (ABS Filament Black Conductive in the form of a thread with a diameter of 1.75 mm is used ) The melting temperature of the filament in the extruder head is 230-245 ° C. The temperature of the platform on which the waveguide model is built is 90-100 ° C. The average time to build a direct waveguide on a 3D printer, depending on its geometrical dimensions, as well as a given step - the thickness of the deposited plastic (40-200 microns), is from 4 to 12 hours. Application of a metal conductive layer on plastic waveguides ensures passage through the waveguide electromagnetic waves. In this case, the effect of a decrease in the amplitude of their vibrations as they penetrate deep into the conductive metal layer is observed, as a result of which the distribution of alternating current along the section of the layer occurs unevenly, and mainly in the surface layer (skin layer). The size (thickness) of the skin layer depends on the electrical resistivity of the deposited metal, as well as on the frequency of the transmitted signal. For copper, the thickness of the skin layer is 0.66 μm at a transmitted signal frequency of 10 GHz. With an increase in the frequency of the transmitted signal from 10 to 100 GHz, the thickness of the skin layer in the copper coating decreases from 0.66 to 0.2 μm. For each frequency range, waveguides with different geometric dimensions of a rectangular waveguide channel are used. The higher the frequency of the transmitted signal, the smaller the geometric dimensions (section) of the waveguide channel. The vacuum metallization of plastic waveguides includes vacuum deposition (the technology of growing a metal layer from the gas phase of organometallic compounds during their thermal decomposition) of the initial thin layer of copper with a thickness of 0.3 to 1.0 μm. Further growth of the copper layer to a thickness of 0.1-0.5 mm (the thickness of the metal layer, which provides structural rigidity of the plastic waveguide and the dissipation generated by the transfer of microwave heat energy) is possible both in vacuum deposition of metal and in electrochemical methods, including the application of a protective coating from silver or gold.
4. Краткое описание чертежей4. Brief Description of the Drawings
На фиг. 1 представлено построение волноводного устройства с помощью 3D-принтера, где 1 - нить композиционного АБС-пластика, 2, 4 - экструдеры 3D-принтера, 3 - материал поддержки, 5 - платформа 3D-принтера.In FIG. 1 shows the construction of a waveguide device using a 3D printer, where 1 is a composite ABS plastic thread, 2, 4 are 3D printer extruders, 3 is support material, 5 is a 3D printer platform.
На фиг. 2 представлено волноводное устройство, полученное по методу «корпус + крышка», где 6 - корпус, 7 - крышка, 8 - функциональный слой токопроводящего металла.In FIG. 2 shows a waveguide device obtained by the method of "housing + cover", where 6 is the housing, 7 is the cover, 8 is the functional layer of the conductive metal.
5. Осуществление изобретения5. The implementation of the invention
Принцип изготовления волноводных устройств СВЧ-диапазона производится следующим образом:The principle of manufacturing waveguide devices in the microwave range is as follows:
1. Разрабатывается 3D-модель (CAD-модель) волновода согласно техническим условиям.1. A 3D model (CAD model) of the waveguide is being developed according to the technical conditions.
2. Создается STL-файл (послойное разделение CAD-модели) волновода и отправляется в печатающее устройство (3D-принтер).2. An STL file (layer-by-layer separation of the CAD model) of the waveguide is created and sent to the printing device (3D printer).
3. Построение волновода в принтере происходит послойно, слой за слоем, следующим образом.3. The construction of the waveguide in the printer occurs in layers, layer by layer, as follows.
Формообразующий материал - композиционный АБС-пластик, который является проводником электрического тока, в виде пластиковой нити 1 (филамента, диаметром 1,75 мм) поступает в одну из головок экструдера 3D-принтера 2, где разогревается до пластичного состояния и выдавливается наружу. При этом температура экструдера составляет 230-245°С (в зависимости от марки АБС-пластика). Выдавленный пластик попадает на рабочую платформу 3D-принтера 5, имеющую температуру 90-100°С (в зависимости от марки АБС-пластика), где полимеризуется (застывает), тем самым образуя слой построения. Толщина слоя задается программой построения и варьируется в диапазоне 40-100 мкм. Чем тоньше слой - расстояние между соплом экструдера, через которое выдавливается пластик, и поверхностью рабочей платформы, тем выше точность построения создаваемого образца волновода. Чтобы напечатать прямоугольный волноводный канал с верхней стенкой, используется пластик поддержки HIPS 3, который в виде тонкой нити (филамента) подается через вторую головку экструдера 3D-принтера 4, где также разогревается до пластичного состояния (при температуре 230-245°С) и выдавливается через сопло. Построение (печать) волновода идет в горизонтальной плоскости, где каждый слой, состоящий из формообразующего АБС-пластика и пластика поддержки HIPS, строится попеременно, то одним, то вторым экструдером. Когда слой будет полностью выложен на рабочей платформе 3D-принтера 5, то она опускается на заданную величину шага построения (толщину печати).The forming material is a composite ABS plastic, which is a conductor of electric current, in the form of a plastic filament 1 (filament, 1.75 mm in diameter) enters one of the heads of the extruder of a
Таким образом, модель волновода полностью строится на рабочей платформе 3D-принтера 5, после чего она снимается и пластик поддержки удаляется с помощью растворителя. Далее готовый волновод промывается и просушивается.Thus, the waveguide model is completely built on the working platform of the
4. После нанесения на токоведущие поверхности волновода электропроводящего слоя металла заданной величины осуществляется контроль его конструктивных размеров и проверка радиотехнических параметров.4. After applying an electrically conductive metal layer of a given value to the current-carrying surfaces of the waveguide, its structural dimensions are checked and radio-technical parameters are checked.
Принцип изготовления волноводных устройств СВЧ-диапазона производится следующим образом:The principle of manufacturing waveguide devices in the microwave range is as follows:
1. Разрабатывается 3D-модель (CAD-модель) отдельных деталей волновода согласно техническим условиям, в котором канал волноводного устройства состоит из трех стенок (корпус 6) и четвертую стенку (крышка 7) проектируют отдельно.1. A 3D model (CAD model) of individual parts of the waveguide is developed according to the technical conditions, in which the channel of the waveguide device consists of three walls (housing 6) and the fourth wall (cover 7) is designed separately.
2. Создается STL-файл (послойное разделение CAD-модели) волновода и отправляется в печатающее устройство (3D-принтер).2. An STL file (layer-by-layer separation of the CAD model) of the waveguide is created and sent to the printing device (3D printer).
3. Построение деталей волновода в принтере происходит послойно, слой за слоем, следующим образом.3. The construction of the waveguide parts in the printer occurs in layers, layer by layer, as follows.
Формообразующий материал - композиционный АБС-пластик, который является проводником электрического тока, в виде пластиковой нити 1 (филамента, диаметром 1,75 мм) поступает в одну из головок экструдера 3D-принтера 2, где разогревается до пластичного состояния и выдавливается наружу. При этом температура экструдера составляет 230-245°С (в зависимости от марки АБС-пластика). Выдавленный пластик попадает на рабочую платформу 3D-принтера 5, имеющую температуру 90-100°С (в зависимости от марки АБС-пластика), где полимеризуется (застывает), тем самым образуя слой построения. Толщина слоя задается программой построения и варьируется в диапазоне 40-100 мкм. Чем тоньше слой - расстояние между соплом экструдера, через которое выдавливается пластик, и поверхностью рабочей платформы, тем выше точность построения создаваемого образца волновода. Чтобы напечатать прямоугольные отверстия во фланцах волновода, а также крепежные отверстия в них, используется пластик поддержки HIPS 3, который в виде тонкой нити (филамента) подается через вторую головку экструдера 3D-принтера 4, где также разогревается до пластичного состояния (при температуре 220-230°С) и выдавливается через сопло. Построение (печать) волновода идет в горизонтальной плоскости, где каждый слой, состоящий из формообразующего АБС-пластика и пластика поддержки, строится попеременно, то одним, то вторым экструдером. Когда слой будет полностью выложен на рабочей платформе 3D-принтера 5, то она опускается на заданную величину шага построения (толщину печати).The forming material is a composite ABS plastic, which is a conductor of electric current, in the form of a plastic filament 1 (filament, 1.75 mm in diameter) enters one of the heads of the extruder of a
Таким образом, детали волновода полностью строятся на рабочей платформе 3D-принтера 5, после чего они снимаются, и пластик поддержки удаляется с помощью растворителя. Далее готовые детали волновода промываются и просушиваются.Thus, the details of the waveguide are completely built on the working platform of the
4. После нанесения на токоведущие поверхности деталей волновода электропроводящего слоя металла заданной величины осуществляется сборка волновода в единую конструкцию.4. After drawing on the current-carrying surfaces of the parts of the waveguide an electrically conductive metal layer of a predetermined value, the waveguide is assembled into a single structure.
5. Проводится контроль его конструктивных размеров и проверка радиотехнических параметров.5. A check is made of its structural dimensions and verification of radio parameters.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016146214A RU2642791C1 (en) | 2016-11-24 | 2016-11-24 | Method of manufacturing waveguide microwave devices and elements on 3d printer by method of fused deposition modelling of thread composite abs plastic |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016146214A RU2642791C1 (en) | 2016-11-24 | 2016-11-24 | Method of manufacturing waveguide microwave devices and elements on 3d printer by method of fused deposition modelling of thread composite abs plastic |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2642791C1 true RU2642791C1 (en) | 2018-01-26 |
Family
ID=61023887
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2016146214A RU2642791C1 (en) | 2016-11-24 | 2016-11-24 | Method of manufacturing waveguide microwave devices and elements on 3d printer by method of fused deposition modelling of thread composite abs plastic |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2642791C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2770237C1 (en) * | 2021-09-03 | 2022-04-14 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Московский физико-технический институт (национальный исследовательский университет)» | Transceiver device and method for its manufacture |
| RU2772451C1 (en) * | 2021-05-04 | 2022-05-20 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") | Method for manufacturing elements of detonation branching |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102010053047A1 (en) * | 2010-12-02 | 2012-06-06 | Reiner Götzen | Method for manufacturing high frequency electromagnetic wave transmission line that is coupled to e.g. semiconductor, involves utilizing air-filled cavities for attenuation of air or vacuum, where cavities are produced by covering |
| US9130254B1 (en) * | 2013-03-27 | 2015-09-08 | Google Inc. | Printed waveguide transmission line having layers bonded by conducting and non-conducting adhesives |
| RU2577918C1 (en) * | 2014-09-09 | 2016-03-20 | федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Научно-исследовательский радиофизический институт" | Antenna-feeder microwave device made of carbon composite material and its manufacturing method |
| US20160198576A1 (en) * | 2013-06-24 | 2016-07-07 | President And Fellows Of Harvard College | Printed three-dimensional (3d) functional part and method of making |
-
2016
- 2016-11-24 RU RU2016146214A patent/RU2642791C1/en active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102010053047A1 (en) * | 2010-12-02 | 2012-06-06 | Reiner Götzen | Method for manufacturing high frequency electromagnetic wave transmission line that is coupled to e.g. semiconductor, involves utilizing air-filled cavities for attenuation of air or vacuum, where cavities are produced by covering |
| US9130254B1 (en) * | 2013-03-27 | 2015-09-08 | Google Inc. | Printed waveguide transmission line having layers bonded by conducting and non-conducting adhesives |
| US20160198576A1 (en) * | 2013-06-24 | 2016-07-07 | President And Fellows Of Harvard College | Printed three-dimensional (3d) functional part and method of making |
| RU2577918C1 (en) * | 2014-09-09 | 2016-03-20 | федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Научно-исследовательский радиофизический институт" | Antenna-feeder microwave device made of carbon composite material and its manufacturing method |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2772451C1 (en) * | 2021-05-04 | 2022-05-20 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") | Method for manufacturing elements of detonation branching |
| RU2770237C1 (en) * | 2021-09-03 | 2022-04-14 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Московский физико-технический институт (национальный исследовательский университет)» | Transceiver device and method for its manufacture |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN109196715B (en) | Waveguides including thick conductive layers | |
| US3022230A (en) | Process for electroforming grooved and channeled bodies | |
| JP6683148B2 (en) | Coil parts | |
| CN103687339A (en) | Circuit board and manufacturing method thereof | |
| CN106455391B (en) | 3C electronic product shell and preparation method thereof | |
| RU2642791C1 (en) | Method of manufacturing waveguide microwave devices and elements on 3d printer by method of fused deposition modelling of thread composite abs plastic | |
| CN110011045A (en) | A method of manufacturing a 3D printed radar antenna | |
| CN110035615A (en) | PCB manufacturing method containing side wall non-metalized stepped groove and PCB | |
| EP0476867B1 (en) | Method using a permanent mandrel for manufacture of electrical circuitry | |
| CN103973081A (en) | Laminated busbar formed by means of injection molding | |
| CN103963215B (en) | The injection molding forming method of stack bus bar | |
| CN116598123A (en) | Preparation method of inductor | |
| Fujiwara et al. | 3-D printed iris waveguide filter in W-band | |
| US8590140B2 (en) | Method for manufacturing alloy resistor | |
| US5182849A (en) | Process of manufacturing lightweight, low cost microwave components | |
| CN105244130B (en) | A kind of production method of superminiature alloy fled rheostat | |
| TW201141336A (en) | Stereo circuit device and manufacturing method thereof | |
| Dumene et al. | Creating embedded radiofrequency structures using polyjet material jetting | |
| Venanzoni et al. | 3D printing of X band waveguide resonators and filters | |
| CN105590712A (en) | Manufacturing method of micro-impedance resistor and micro-impedance resistor | |
| CN107548238A (en) | A kind of preparation method of printed circuit board (PCB), printed circuit board (PCB) and mobile terminal | |
| IT8348903A1 (en) | METHOD FOR CONSTRUCTING CORRUGATED MICROWAVE COMPONENTS | |
| Shimada et al. | Fabrication of spiral micro-coil utilizing LIGA process | |
| CN113766754A (en) | Manufacturing method of battery sensor | |
| CN107302167B (en) | A method to replace cables for reliable profiled interconnects in tight spaces |