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3D-Keramikdruck

5G-Antenne aus dem 3D-Drucker

| Redakteur: Simone Käfer

Die „Passive Beam Steering”-Lösung der University of Delaware - eine 5G-Antenne, die eine 3D-gedruckte dielektrische Gradientenlinse (Beamforming) verwendet.
Die „Passive Beam Steering”-Lösung der University of Delaware - eine 5G-Antenne, die eine 3D-gedruckte dielektrische Gradientenlinse (Beamforming) verwendet. (Bild: University of Delaware)

Die University of Delaware hat mit einem 3D-Drucker von Xjet eine Antenne für das 5G-Netz hergestellt.

Xjet hat bekanntgegeben, dass die University of Delaware (UDEL) eine Carmel 1400 AM installiert hat. UDEL wird den 3D-Keramikdrucker zur Entwicklung der Antennentechnologie „Passive Beam Steering“ verwenden, die neben anderen für das 5G-Netz eingesetzt wird.

5G-Signale übertragen Daten bis 20 Mal schneller als 4G oder 3G, reagieren jedoch empfindlicher auf Objekte und Interferenzen. Um das auszugleichen, werden sehr viele Antennen benötigt. Doch die bestehende Antennentechnologie ist zu teuer. Zwar hatte das Forschungsteam der Universität Spezialsoftware und Algorithmen entwickelt, welche die Konstruktion kleiner, leichter und kosteneffektiver 5G-Antennen ermöglichen sollte, erklärte Mark Mirotznik, Professor of Electrical Engineering an der University of Delaware. Doch sie fanden keinen Prozess zur Herstellung einer Linse mit der komplexen Struktur, den kleinen Kanälen und den Materialeigenschaften. Bis die Forscher auf das Nano-Particle-Jetting(NPJ)-Verfahren von Xjet und die Carmel 1400 aufmerksam wurden.

Die „Passive Beam Steering”-Lösung der University of Delaware - eine 5G-Antenne, die eine 3D-gedruckte dielektrische Gradientenlinse (Beamforming) verwendet.
Die „Passive Beam Steering”-Lösung der University of Delaware - eine 5G-Antenne, die eine 3D-gedruckte dielektrische Gradientenlinse (Beamforming) verwendet. (Bild: University of Delaware)

„Sie löste auf einen Schlag unser bisheriges Problem die Materialeigenschaften und die geometrischen Eigenschaften zu erzielen, die für unsere Lösung entscheidend waren”, sagt Mirotznik. „NPJ ist der einzige Prozess, der in der Lage ist, die Innenwände jedes Kanals mit der Genauigkeit und Gleichmäßigkeit herzustellen, die erforderlich sind, um die Wellenrichtung beizubehalten.” Das von Xjet verwendete Material ist ein isotroper, 100 % hochdichter Keramikwerkstoff mit einer Dielektrizitätskonstante, die das Signal weder „absorbiert“ noch abschwächt.

Es wurden Test durchgeführt, um die Art und die Eigenschaften von Zirkonoxid beim Druck mit der Xjet-Maschine zu ermitteln. Die Kristallstruktur der Drucke ist fast gleichförmig; die Dielektrizitätskonstante ist hoch, während die Verlusttangente niedrig ist. Beide sind nahezu mit dem Wert identisch, den man von einem nicht gedruckten Kristall erwarten würde. Diese Dielektrizitätskonstante mit geringem Verlust erschließt uns neue Möglichkeiten für den 3D-Druck einer Vielzahl von Mikrowellengeräten, einschließlich Antennen, Linsen und Filtern.

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