Come ANYWAVES sta sviluppando piccole antenne satellitari utilizzando l’AM ceramico

ANYWAVES, spin-off dell’Agenzia spaziale francese (CNES), è una forza trainante nello sviluppo di antenne per applicazioni aerospaziali che utilizzano la produzione additiva e materiali ceramici. L’azienda, specializzata nella progettazione e fabbricazione di antenne per piccoli satelliti, ha quindi trovato un partner naturale nella 3DCERAM di Limoges, uno dei pionieri della stampa 3D ceramica.

Sfruttando la conoscenza approfondita di 3DCERAM dell’AM e dei materiali ceramici, ANYWAVES è stata in grado di dare vita ai suoi concetti e progetti di antenne. L’azienda combina i vantaggi dei materiali ceramici tecnici, tra cui un’estrema resistenza al calore e punti di forza in grado di resistere al duro ambiente dello spazio, con quelli dell’AM, in particolare libertà di progettazione e volumi di produzione agili.

La giovane azienda aerospaziale ha recentemente ideato un concetto innovativo per antenne in ceramica che ottimizzano le prestazioni a radiofrequenza attraverso strutture reticolari in ceramica (in particolare, zirconia). 3DCERAM, che ha introdotto sul mercato la propria tecnologia AM ceramica basata su SLA, ha lavorato a stretto contatto con ANYWAVES per trovare il miglior processo di produzione per l’applicazione dell’antenna.

Nello specifico, ANYWAVES ha collaborato con 3D-AIM, il servizio di consulenza di 3DCERAM specializzato nel settore aerospaziale. Il servizio supporta le aziende nello sviluppo di applicazioni di stampa 3D ceramica, collaborando in fase di ideazione e successivamente gestendo le fasi di progettazione e produzione. Alla fine, 3D-AIM lavora con l’utente finale per aiutarlo a implementare la tecnologia da solo.

Passaggio 1: raccolta di informazioni e analisi dei rischi

Nella prima fase della loro collaborazione, 3D-AIM e ANYWAVES hanno iniziato discutendo l’obiettivo del progetto – ottimizzare le prestazioni in radiofrequenza delle piccole antenne satellitari – così come i requisiti del progetto, comprese le specifiche tecniche, i tempi e il budget. I partner hanno anche definito un piano di produzione. Secondo 3DCERAM, è molto importante raccogliere tutte queste informazioni dall’inizio del progetto, perché ogni fattore può influenzare la progettazione della parte e il processo complessivo del progetto.

A seguito di questa valutazione iniziale, 3D-AIM ha condotto un’analisi dei rischi e stabilito un piano di riduzione dei rischi. Ciò ha comportato un’analisi approfondita dei file CAD di ANYWAVES (comprese diverse configurazioni di parti), tenendo conto delle fasi di stampa 3D, pulizia, debinding e sinterizzazione. Ad ogni livello, il rischio di guasto è stato valutato per la progettazione della parte, consentendo ai partner di trovare la migliore linea d’azione. Inutile dire che determinare il rischio di fallimento del progetto di una parte prima della produzione può far risparmiare tempo e denaro preziosi.

Passaggio 2: progettazione per la produzione additiva

Una volta completata l’analisi dei rischi, 3D-AIM e ANYWAVES hanno modificato il file CAD di quest’ultimo per ridurre il rischio di guasti e ottimizzare la struttura della parte, il tutto rispettando le tolleranze meccaniche, il controllo della qualità dei materiali e altri requisiti.

Lo scopo principale della modifica del design in questo caso era ridurre i graffi o i guasti predefiniti che possono apparire nel processo additivo. Fattori come l’orientamento del pezzo, il prezzo del pezzo e le tolleranze possono tutti svolgere un ruolo nel ridurre al minimo questi problemi. Ad esempio, 3D-AIM e ANYWAVES hanno determinato che l’orientamento della parte avrebbe influenzato la sua precisione. La parte allineata verticalmente aveva un livello di precisione più elevato ma era più costosa e più lenta da produrre.

Nella fase di progettazione per la produzione, 3D-AIM ha anche affrontato una serie di fattori di correzione per il processo SLA. Ad esempio, ha regolato il fattore di scala per eliminare il rischio di deformazione e degrado della qualità della superficie. Anche il file CAD di ANYWAVES è stato ottimizzato per il processo AM in ceramica in piccoli modi, come la fusione del raggio sul bordo tagliente e la correzione del fattore di forma massimo tra due sezioni collegate.

In definitiva, 3D-AIM ha combinato la propria conoscenza del processo AM ceramico con l’esperienza di ANYWAVES nella progettazione di antenne per ottenere un progetto finale ottimizzato sia per il processo AM che per le prestazioni finali dell’antenna. Le variazioni finali del progetto sono state stampate e sinterizzate per la valutazione prima che ANYWAVES fosse preparato per passare alla produzione finale.

Passaggio 3: produzione dell’antenna

A questo punto della collaborazione, 3D-AIM ha assicurato che l’antenna reticolare in ceramica di ANYWAVES fosse pronta per la produzione utilizzando la tecnologia di produzione additiva di 3DCERAM. Nell’ambito dei suoi servizi di consulenza finale, il gruppo ha presentato alla startup aerospaziale francese due opzioni per passare alla produzione industriale: investire in una stampante 3D in ceramica per produrre le antenne in casa o ordinare le parti tramite 3DCERAM.

La prima opzione, che viene data a tutti i partner 3D-AIM, è facilitata dal servizio di consulenza aerospaziale, in quanto offre supporto e formazione per un trasferimento tecnologico. La seconda opzione, ovvero ordinare parti da 3DCERAM, è adatta per gli utenti finali che richiedono piccole serie di parti o componenti per progetti di ricerca e sviluppo. Nel caso di ANYWAVES, la startup è passata alla produzione insieme a 3DCERAM, sfruttando la profonda conoscenza di quest’ultima di ceramica e DfAM.

Le piccole antenne satellitari all’avanguardia di ANYWAVES stanno creando nuove opportunità per le applicazioni spaziali, comprese le telecomunicazioni, la navigazione, l’osservazione della Terra, l’input atmosferico e altro ancora. Utilizzando la combinazione vincente di stampa 3D e materiali ceramici, l’azienda sta aprendo la strada a antenne più performanti e geometricamente diverse.

Questo articolo è stato pubblicato in collaborazione con 3DCERAM.