Метод формообразования волноводов КВЧ - диапазона Текст научной статьи по специальности «Компьютерные и информационные науки»

УДК 621.372.822

МЕТОД ФОРМООБРАЗОВАНИЯ ВОЛНОВОДОВ КВЧ - ДИАПАЗОНА

Д. В. Наумова, И. В. Трифанов

Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31

E-mail: [email protected]

Представлен метод формообразования волноводов КВЧ - диапазона из полиакрилового пластика, относящихся к элементной базе антенно-фидерных устройств.

Ключевые слова: метрология, антенно-фидерные устройства, формообразование, полиакриловый пластик, 3D - печать.

METHOD OF FORMING WAVEGUIDES EHF-RANGE

D. V. Naumova, I. V. Trifanov

Reshetnev Siberian State Aerospace University 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation E-mail: [email protected]

This article presents method of forming waveguides EHF-range made of polyacrylic plastic which are relating to element base of antenna-feeder devices of spacecraft.

Keywords: metrology, antenna-feeder devices, methods of forming, polyacrylic plastic, 3D-print.

В условиях быстроразвивающихся систем связи одним из важных направлений является разработка высокоэффективных антенно-фидерных устройств КВЧ - диапазона. При их создании стоит задача изготовления волноводного устройства, которое отвечает основным требованиям к массогабаритным параметрам и к электрическим характеристикам: точности канала, шероховатости поверхности, коэффициента усадки - стабильности поперечных размеров. В антенно-фидерных устройствах КВЧ - диапазона, относящихся к космической технике, широко используются в качестве фидерных трактов волноводы прямоугольного поперечного сечения следующих размеров 7,2 х 3,4 мм; 5,2 х 2,6 мм; 3,6 х 1,8 мм. Точность канала такого волновода должна быть не менее ±0,02 мм, шероховатость поверхности Ra не более 0,32 мкм, а температурный коэффициент линейного расширения используемого материала должен обеспечивать низкий коэффициент усадки для достижения стабильности размеров канала волновода [1].

С развитием аддитивных технологий появилась возможность создания волноводов с помощью 3D-печати [2]. Новый метод формообразования позволяет создавать волноводы, обладающие небольшими массогабаритными параметрами и отвечающие требованиям по качеству. Под методом формообразования подразумевается изготовление изделия послойно на основе компьютерной 3D-модели (рис.1). Такой процесс создания объекта также называют «выращиванием» на 3D-принтере по CAD-модели из-за постепенности изготовления. [3]

Возможность изготовления волноводов КВЧ - диапазона методом MJM (Multi-jet Modeling) — многоструйным моделированием с помощью фотополимерного или воскового материала позволяет создавать АФУ (антенно-фидерные устройства) отвечающие требуемым характеристикам, но уже с улучшенными массогабаритными параметрами. В качестве материала для изготовления волновода используется полиакриловый пластик, отверждаемый ультрафиолетовым излучением. Причиной выбора фотополимерных материалов является высокая точность и качество поверхности. Для печати волновода сечением 3,6 х 1,8 мм был использован фотополи-

Актуальные проблемы авиации и космонавтики - 2017. Том 2

мер марки VisiJet M3 Crystal — полупрозрачный и очень крепкий пластик (рис. 2). С его помощью деталь получается высокоточной и с гладкой поверхностью, так как толщина слоя печати может составлять от 32 до 16 мкм, то есть при формообразовании волновода сечением 3,6 х 1,8 мм точность канала волновода будет находиться в пределах ±0,02 мм. Состав фотополимера -это смесь органических веществ: этоксилированный бисфенола диакрилат, олигомеры уретана акрилата и трипропиленгликоля диакрилат. До воздействия ультрафиолетового излучения данный материал находится в мягком или пастообразном состоянии и является воспламеняющимся веществом ^вспушки>93 0С, плотность материала 1,1 г/см3). Недостатком является токсичность материала, что требует особых мер предосторожности

Рис. 1. Компьютерная SD-модель волновода сечением 3,6 х 1,8 мм

Рис. 2. Волновод КВЧ - диапазона сечением 3,6 х 1,8 мм, изготовленный методом формообразования из фотополимера VisiJet M3 Crystal

Аддитивное производство стремительно развивается, а 3D - печать позволяет решать широкий спектр задач быстро, качественно и точно во многих отраслях. Использование 3D-печати в технологическом процессе позволяет создавать изделия более высокого качества дешевле и быстрее. 3D-принтер Projet 3500 HDMax — это все лучшие достижения и разработки компании 3D Systems в области трехмерной печати, собранные в одной модели. Принтер Projet 3500 HDMax имеет несколько режимов печати: SD, HD, UHD и XHD — быстрая печать, высокая, сверхвысокая и максимально возможная четкость. Для изготовления волновода КВЧ - диапазона сечением 3,6 х 1,8 мм использовался режим XHD - максимально возможное разрешение, что позволило получить деталь с необходимой точностью канала волновода и шероховатостью.

Волновод, изготовленный методом формообразования, возможно эксплуатировать в небольшом диапазоне температур, в космическом пространстве при температурах Т =±140°С экс-

плуатация невозможна, изделие деформируется при температуре плавления фотополимера равной 56 °С.

Библиографические ссылки

1. Методы разработки конструкторско-технологических решений и обеспечения качества при изготовлении волноводных элементов квч - диапазона/ И.В. Трифанов, Л. И. Оборина, Б. Н. Исмаылов Сиб. гос. аэрокосмич. ун-т. - Красноярск, 2010. - 173 с.

2. Оптоволокно на 3D принтере. [Электронный ресурс]. URL: http://www.http:// spacefacts.ru/news/technology/745-optovolokno-na-3d-printere.html (дата обращения: 24.03.2017).

3. Аддитивные технологии 3D-печати и 3D-сканирование. Каталог 2016 [Электронный ре-сурс].URL: http://www.dipaul.ru/upload/iblock/581/dipaul_3d.pdf.html (дата обращения: 24.03.2017).

© Наумова Д. В. Трифанов И. В., 2017