Kleine Außenmaße, große Wirkung

Präzision und Komplexität sind in der Mikrowellentechnik unverzichtbar. Antennen, Filter, Diplexer und die generelle Miniaturisierung von Hohlleiterkomponenten tragen entscheidend dazu bei, Mikrowellenanwendungen im Millimeterwellen- und sogar Sub-Terahertz-Bereich voranzubringen. Mithilfe von Micro Laser Sintering (MLS) werden die benötigten Komponenten flexibel an die jeweilige Anwendung angepasst und bedarfsgerecht gefertigt. Größe und Form orientieren sich dabei an den spezifischen Anforderungen der Einsatzbereiche.

Worauf es wirklich ankommt.

Die Grundfunktion der meisten Hohlleiterkomponenten besteht darin, elektromagnetische Wellen unterschiedlicher Wellenlängen weiterzuleiten – bei gleichzeitig minimaler Dämpfung und Verzerrung. Die MLS-Technologie von 3D MicroPrint ermöglicht die monolithische Fertigung von Hohlleiter-Subsystemen, in denen viele Funktionen in einem einzigen mechanischen Bauteil integriert sind. Dies ist besonders vorteilhaft, da Montageaufwand und damit verbundene Risiken reduziert werden.

Ein typisches Anwendungsbeispiel für die Integration von Hohlleiterkomponenten sind Antennenzuleitungen in terrestrischen und Satellitensystemen. Diese bestehen aus mehreren Hohlleiterbauteilen wie Polarisatoren, Orthomode-Transducern (OMTs), Filtern, Biegungen und Verdrehungen. In der Regel kommen hierfür konventionell gefertigte Komponenten zum Einsatz, deren geometrische Komplexität technologisch begrenzt ist und deren Herstellungskosten aufgrund der geforderten Präzision entsprechend hoch ausfallen.

Der generelle Vorteil der Funktionsintegration durch 3D-Druck liegt in der Reduzierung von Bauraum und Gewicht sowie in der Vermeidung passiver Intermodulationsprodukte, wie sie bei oxidierten Flanschverbindungen entstehen können.

Additives Denken

Die Fähigkeit, hochkomplexe Hohlleiter mit sehr dünnen Wandstärken und engen Toleranzen ohne aufwendige Fügeverfahren herzustellen, gehört zu den zentralen Stärken des mikrostrukturierten 3D-Drucks. Die Anwendungsbereiche sind entsprechend vielfältig: von geraden oder verdrehten Hohlleitern, T-Stücken, Filtern und Diplexern bis hin zu Septum- und Hornantennen für unterschiedlichste Mikrowellenanwendungen. Im Vergleich zu anderen verfügbaren Metall-3D-Druckverfahren bietet das Micro Laser Sintering entscheidende Vorteile: eine deutlich höhere Detailauflösung bei filigranen Strukturen sowie eine hervorragende Oberflächenqualität direkt nach dem Bauprozess – was die Nachbearbeitungskosten erheblich reduziert.

Die hier gezeigte Anwendung ist ein monolithisch aufgebauter Bandpassfilter für das 180 GHz G-Band, der aus Edelstahl mittels Micro Laser Sintering gefertigt und anschließend mit Gold beschichtet wurde, um die Einfügedämpfung auf ein Minimum von 0,5 dB zu reduzieren. Die Ergebnisse zeigen eindrucksvoll das Potenzial der hochpräzisen 3D-Metall-Drucktechnologie zur Herstellung komplexer Geometrien, die mit konventionellen Frästechniken nur schwer umsetzbar sind – ebenso wie die Wirksamkeit des eingesetzten Beschichtungsverfahrens.

„3D MicroPrint verfügt über die einzigartige Fähigkeit, 3D-Metall-Hohlleiterkomponenten mit einer hohen Präzision im Bereich von 5–10 Mikrometern zu drucken – bei exzellenter Reproduzierbarkeit und einer großen Bauplattform von mehreren Zentimetern. Diese hochpräzise Multi-Skalen-Fertigung ist entscheidend für die Herstellung von Hohlleiterbauteilen im Millimeterwellen- und sogar Sub-Terahertz-Bereich.
Die Möglichkeit, monolithische Bauteile zu fertigen, ist ebenfalls äußerst wünschenswert, da sie die Montage sowie die damit verbundenen Risiken reduziert.
Ebenso wichtig ist für mich der technische Support von 3D MicroPrint – er ist herausragend, dank des tiefgehenden Fachwissens und der Liebe zum Detail.“
(Prof. Yi Wang, University of Birmingham, UK)