Izziv št. 6 / Letalska in vesoljska industrija
Kako implementirati kovinsko aditivno proizvodnjo pri izdelavi anten za milimetrske valove za vesoljske komunikacije
Opis težave
Doslej je bila proizvodnja telekomunikacijskih komponent za vesoljske aplikacije kot so antene in filtri, ki delujejo pri visoki frekvenci (od 10 GHz naprej), vedno vezana na drage konstrukcijske tehnike kot so CNC, elektrooblikovanje in elektroerozija. Poleg visokih stroškov te tehnike ne omogočajo izdelave pretirano kompleksnih oblik, razen če oblikovanje poteka po načelu razdelitve želenega končnega izdelka na več manjših delov, ki se izdelajo ločeno in jih je treba sestaviti naknadno. Pri proizvodnji naprav, ki delujejo v območju med 10 GHz in 70 GHz, je pri obdelavi elementov potrebna natančnost približno +/- 0,02 mm. Zato je sestavljanje številnih delov, pri katerih je potrebna izjemno visoka natančnost, povezano z nemalo težavami pri doseganju ustrezne zmogljivosti izdelkov. Na področju letalske in vesoljske industrije pomembno vlogo predstavlja masa samih predmetov. Standardne tehnike obdelave (CNC itd.), potrebne za zmanjšanje mase končnega izdelka, s tehničnega in ekonomskega vidika niso primerne.
Opiši kako bi morale stvari delovati (v idealnem scenariju)
Določitev tehnološkega pristopa, ki bi omogočal izdelavo anten (in drugih RF komponent) bolj raznolikih oblik v primerjavi z uveljavljenimi pristopi obdelave kovin. Poleg tega se zanimanje pomika v smeri izdelave izdelkov, ki v čim večji meri predstavljajo monolitne konstrukcije, s čimer se doseže zmanjšanje števila komponent, na katere mora biti razdeljen končni izdelek (npr. antena), da se posledično zmanjša tudi število napak pri sestavljanju.
Opišite okoliščine težave. Kako je do nje prišlo in kaj je vodilo do njenega nastanka? Navedite glavni vir oz. vzrok težave (težava tehnične/človeške narave).
Potreba po odkritju nove tehnike izdelave izvira iz težav pri izvajanju antenskih meritev, ugotovljenih pri večih prototipih, ki so v celoti izdelani s CNC pristopom. Ne glede na odlično natančnost, ki jo zagotavlja mehanična delavnica, pa je visoko število komponent, na katere je bila razdeljena antena, oteževalo pridobivanje primerljivih rezultatov tudi pri istih modelih (ki so bili večkrat razstavljeni in sestavljeni).
Navedite, koga ta težava neposredno ali posredno zadeva.
Proizvajalce satelitov in/ali druge opreme za letalsko in vesoljsko industrijo.
Pojasnite trenutne ali potencialne strukturne, ekonomske, socialne/družbene in okoljske posledice težave. Vključite njene trenutne/potencialne finančne stroške.
Ugotovljena težava otežuje pridobivanje delujočih anten z dobrimi lastnostmi. Omejeni sta zlasti sposobnost prenašanja podatkov in zmožnost koriščenja celotnega območja delovanja. Poleg tega uporaba že znanih tehnik izdelave pri kovinskih materialih ne omogoča zmanjšanja količine materiala, uporabljenega za izdelavo. Ta vidik je ključen za področje letalske in vesoljske industrije, saj dejavnik, ki ga predstavlja masa, občutno vpliva na strošek izstrelitve in s tem na možnosti uporabe.
Podprite svojo težavo z dejstvi in številkami, uporabniškimi vpogledi in drugimi razpoložljivimi podatki.
Neporavnanost številnih sestavnih delov antene, zlasti v delu, ki zadeva sevalnik, ključni del, ki skrbi za sprejemanje linearnega signala na vhodu, po potrebi tudi s preoblikovanjem polarizacije v krožno polarizacijo ter kasnejšo osvetlitvijo antenskega podreflektorja in reflektorja, privede do nenadnega poslabšanja S parametrov antene ter Axiai Ratio vrednosti (pri delovanju v načinu krožne polarizacije). To privede do odsevov znotraj antene, ki omejujejo moči in ogrožajo elektronski krmilni sistem.