應用案例│合肥若森應用華曙3D打印實現(xiàn)龍伯透鏡天線小批量生產(chǎn)

合肥若森智能科技有限公司是一家全球領先衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)終端提供商，為用戶提供安全、穩(wěn)定、高效的衛(wèi)星通信天線、終端和核心部件。

消防救援、搶險救災、油氣石化、電力電網(wǎng)……亟需高效可靠的數(shù)據(jù)通信保障。當前在城市普及的“5G通信”，只解決了一小部分的問題。在通信設計師看來，6G時代，即衛(wèi)星通信與地面通信互相整合，地球上每一個角落都可聯(lián)接的時代即將來臨。

合肥若森正是一家衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)終端提供商。傳統(tǒng)的車載衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)終端體積功耗大，并且十分沉重，通常需要拖掛一個發(fā)電裝置提供電源，很不方便。

2020年，合肥若森智能科技有限公司與重慶華港科技有限公司合作，引入增材制造思維，采用華曙高科高分子3D打印解決方案，研發(fā)新型龍伯透鏡天線，經(jīng)過多次迭代成功實現(xiàn)小批量生產(chǎn)，有效實現(xiàn)提高龍伯球透鏡天線增益效果，成功研發(fā)創(chuàng)新型動中通相控陣衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)終端。它既可以為移動網(wǎng)絡覆蓋薄弱的地區(qū)提供基本的互聯(lián)網(wǎng)通信服務，也可以在地面網(wǎng)絡中斷的極端情況下承擔起應急通信保障的重任。

什么是龍伯透鏡天線？

龍伯透鏡，Luneberg lens是由物理學家R.K.Luneberg于1944年發(fā)明的。龍伯透鏡天線是一種具有梯度介電常數(shù)結(jié)構(gòu)的介質(zhì)球天線，可以實現(xiàn)電磁波的會聚和定向發(fā)射。由于龍伯透鏡天線自身的球?qū)ΨQ性和良好的天線性能參數(shù)能使其具有多波束、寬頻帶、寬掃描角范圍、造價低等優(yōu)點，在未來的移動衛(wèi)星通信領域有著廣闊的應用前景。

為什么要采用3D打印技術(shù)？

復雜結(jié)構(gòu)一體成型，提高龍伯球透鏡天線增益效果

龍伯透鏡天線設計復雜，它就像一個洋蔥結(jié)構(gòu)，從外到內(nèi)，是一層一層的。每層材料的折射率不一樣，從而導致了電磁波（光線）的拐彎。采用3D打印技術(shù)，能實現(xiàn)一體成型和微小尺寸的精確控制，從而提高龍伯球透鏡天線增益效果。

△層越多，效果越好

△龍伯透鏡天線的輻射效果演示

工藝成熟，成品質(zhì)量穩(wěn)定
華曙高科高分子3D打印解決方案采用動態(tài)聚焦技術(shù)，同時配置了獨有的八區(qū)獨立溫控專利技術(shù)，熱場均勻穩(wěn)定，確保不同區(qū)域龍伯透鏡天線表面質(zhì)量及性能具有一致性。

小批量生產(chǎn)周期短，成本低
以φ80mm龍伯透鏡天線為例，華曙高科高分子3D打印設備成型缸內(nèi)一次可以擺放16件。由于不需支撐，一個成型缸可以擺放三層，24小時內(nèi)可以打印完成，即單日產(chǎn)能達到48件，其生產(chǎn)周期和制作成本大大降低。

高分子3D打印材料介電常數(shù)穩(wěn)定

龍伯透鏡天線制作材料采用的是華曙高科自主研發(fā)的FS3300PA和FS3401GB尼龍材料，經(jīng)測試透鏡介質(zhì)材料介電常數(shù)在2.5-3.0之間損耗正切角最小，介電常數(shù)穩(wěn)定，是最佳選擇。

3D打印龍伯透鏡，讓若森智能的“動中通”成為了可能，他們針對低軌衛(wèi)星的多波束衛(wèi)星通信技術(shù)，直接讓他們站在了生態(tài)鏈的頂端。

若森智能公司董事長季文濤說，若森智能3D打印的新型衛(wèi)星天線體量小、性能可靠。在中國首座以創(chuàng)新為主題的安徽創(chuàng)新館內(nèi)，有一個圓形飛碟狀的裝置，這就是若森智能公司研發(fā)的新型衛(wèi)星天線，也是他們裝在車輛上的同款天線。

△安徽創(chuàng)新館序館展覽的若森智能衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)終端

未來，隨著技術(shù)的更新，衛(wèi)星天線的體量有望進一步減小到筆記本大小，成本也會大幅下降，甚至降到一萬元以下，到那時，它就可以走進千家萬戶，服務大眾，衛(wèi)星通信與地面通信整合一體，極限應用與日常應用合二為一。