01 บทนำ
การผลิตเซรามิกแบบเติมเนื้อวัสดุ (AM) กำลังปฏิวัติการออกแบบและการผลิตชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ไมโครเวฟในระบบการสื่อสารในอวกาศ เซรามิกเป็นสิ่งที่ขาดไม่ได้ในอุปกรณ์ดังกล่าวเนื่องจากมีคุณสมบัติทางแม่เหล็กไฟฟ้าที่ดีเยี่ยม มีเสถียรภาพทางความร้อนสูง และความแข็งแรงเชิงกลที่โดดเด่น สามารถควบคุมรูปร่างและขนาดของวัสดุเซรามิกได้อย่างแม่นยำผ่าน AM ช่วยให้สามารถตอบสนองข้อกำหนดที่เข้มงวดด้านความแม่นยำและประสิทธิภาพในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ไมโครเวฟ นอกจากนี้ ส่วนประกอบป้องกันแม่เหล็กไฟฟ้ายังมีบทบาทสำคัญในการลดการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้าและรับประกันการส่งสัญญาณที่เสถียร การใช้เซรามิกที่ผลิตแบบเติมเนื้อเป็นวิธีการใหม่ในการเพิ่มประสิทธิภาพของฉนวนและเพิ่มประสิทธิภาพในการป้องกัน
การประมวลผลลำแสงเลเซอร์และอิเล็กตรอน
02 ตัวกรองที่ผลิตขึ้นแบบเติมแต่ง
วัสดุเซรามิกมีความคงตัวทางเคมีและความต้านทานการกัดกร่อนสูงมาก ทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานในระยะยาว-เป็นตัวกรองในสภาพแวดล้อมที่รุนแรง นอกจากนี้ การรวมวัสดุอิเล็กทริกเข้ากับ AM ยังส่งเสริมค่าคงที่ไดอิเล็กทริก (εr) ที่หลากหลาย วัสดุอิเล็กทริกเดียวกันสามารถบรรลุค่า εr ที่แตกต่างกันได้โดยการปรับเปลี่ยนพารามิเตอร์ เช่น ขนาดรูรับแสง เรขาคณิต และโครงสร้างลำดับชั้น ช่วยให้สามารถปรับแต่งตัวกรองเซรามิกให้ตรงตามความต้องการเฉพาะและเพิ่มประสิทธิภาพและความแม่นยำในการกรองได้
ตัวอย่างหนึ่งคือตัวกรองท่อนำคลื่นไดอิเล็กตริกเสาหินที่ประดิษฐ์ขึ้นโดยใช้เทคโนโลยีการผลิตเซรามิก (LCM) ที่ใช้การพิมพ์หิน- ตัวกรองได้รับการออกแบบมาให้ทำงานที่ 11.5 GHz พร้อมแบนด์วิดท์ 850 MHz และผลิตจากดิสก์ไดอิเล็กทริกชิ้นเดียว- ซึ่งชุบเงิน-เพื่อเลียนแบบการทำงานของตัวเครื่องโลหะทั่วไป เทคโนโลยี LCM ให้ความยืดหยุ่นในการออกแบบโดยไม่จำเป็นต้องใช้แม่พิมพ์แบบกำหนดเอง และช่วยให้การผลิตมีความแม่นยำมากขึ้น การเคลือบโลหะของโครงสร้างเซรามิกช่วยเพิ่มความต้านทานของเซรามิกต่ออุณหภูมิสูง ความต้านทานการกัดกร่อน และคุณสมบัติการเป็นฉนวน ในขณะเดียวกันก็รวมพวกมันเข้ากับความแข็งแรงและการนำไฟฟ้าของโลหะเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการทำงาน
รูปที่ 1.(a) ตัวกรองท่อนำคลื่นไดอิเล็กตริกลำดับที่สี่- (b) BPF ขึ้นอยู่กับ-ตัวสะท้อนคลื่นครึ่งวงกลมลำดับที่สี่ (c) ตัวกรอง C- แบนด์ทริปเปิ้ลเซอร์
การประมวลผลลำแสงเลเซอร์และอิเล็กตรอน
03 เครื่องสะท้อนเสียงที่ผลิตแบบเติมแต่ง
เครื่องสะท้อนเสียงเป็นอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่สามารถสั่นได้อย่างเสถียรที่ความถี่เฉพาะ และมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในการสร้างความถี่และการประมวลผลสัญญาณ สัญญาณไมโครเวฟและความถี่สูง-มักใช้ในการสื่อสารผ่านดาวเทียมและระบบเรดาร์ ความเสถียรสูงและปัจจัย Q- สูงของตัวสะท้อนไดอิเล็กทริกทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานดังกล่าว
การทำงานของตัวสะท้อนอิเล็กทริกนั้นขึ้นอยู่กับการตอบสนองของวัสดุอิเล็กทริกต่อคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า ความเร็วการแพร่กระจายของคลื่นเหล่านี้ถูกกำหนดโดย εr ของวัสดุ ในขณะที่ขนาด รูปร่าง และคุณสมบัติของวัสดุอิเล็กทริกที่ใช้ในเครื่องสะท้อนเสียงจะส่งผลต่อความถี่เรโซแนนซ์ของมัน ด้วย AM คุณสามารถออกแบบและผลิตตัวสะท้อนเสียงไดอิเล็กทริกให้มีขนาดเล็กลงและมีประสิทธิภาพสูง- โดยปรับให้เหมาะกับความต้องการที่หลากหลาย สิ่งนี้จะปรับการกระจายสัญญาณเรดาร์และลักษณะการสะท้อนให้เหมาะสม วิธีการดังกล่าวช่วยให้สามารถผลิตตัวสะท้อนไดอิเล็กทริกที่ปรับแต่งได้ แม่นยำ และ{5}}คุ้มทุนมากขึ้น
รูปที่ 2.(a) แผนผังโครงสร้างเสาอากาศ (b) ตัวสะท้อนคลื่นโหมดไตร- (c) เสาอากาศตัวสะท้อนคลื่นไดอิเล็กทริกแบบแอนไอโซทรอปิกแกนเดียว
การประมวลผลลำแสงเลเซอร์และอิเล็กตรอน
04 เซนเซอร์ที่ผลิตขึ้นแบบเติมแต่ง
เซ็นเซอร์ AM ได้รับประโยชน์จากรูปทรงและสถาปัตยกรรมที่ปรับแต่งได้และซับซ้อน เมื่อรวมกับคุณสมบัติเพียโซอิเล็กทริก เทอร์โมอิเล็กทริก และพีโซรีซิสทีฟของวัสดุเซรามิก จะทำให้สามารถใช้งานการตรวจจับประสิทธิภาพสูง-แม่นยำและสูง-ได้
เซ็นเซอร์เซรามิกเพียโซอิเล็กทริกซึ่งมีพฤติกรรมการเชื่อมต่อแบบเครื่องกลไฟฟ้าที่เป็นเอกลักษณ์ มีความสำคัญมากขึ้นในการบินและอวกาศ ให้การตรวจสอบความดัน อุณหภูมิ และการสั่นสะเทือนที่แม่นยำ และมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในการประเมินสภาพการทำงานของเครื่องยนต์ ลำตัว และส่วนประกอบที่สำคัญอื่นๆ ของการบินและอวกาศ
เนื่องจากเซรามิกมีความเปราะบางโดยธรรมชาติ การพัฒนาเซรามิกที่มีความยืดหยุ่นจึงกลายเป็นจุดมุ่งเน้นการวิจัยที่สำคัญ เพื่อแก้ไขปัญหานี้ เซ็นเซอร์ความดันคอมโพสิตเซรามิกแบบยืดหยุ่นได้รับการพัฒนาโดยใช้ DLP AM โดยรวม BaTiO3 กับ MWCNT ในเรซินที่ไวต่อแสงเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการทำงานของไดอิเล็กทริกและความยืดหยุ่นเชิงกล ดังที่แสดงในภาพ โครงสร้างความเข้มข้นของ-รูปทรงความเครียด-นาฬิกาทรายได้รับการออกแบบเพื่อเพิ่มความไว การวิเคราะห์และการทดลองไฟไนต์เอลิเมนต์ยืนยันความไวเชิงเส้นที่ได้รับการปรับปรุงในช่วงความดันที่กว้าง ซึ่งแสดงให้เห็นถึงความเป็นไปได้ของ DLP ในเซ็นเซอร์ที่มีความยืดหยุ่นประสิทธิภาพสูง-
รูปที่ 3.(a) เซ็นเซอร์ความดันคาปาซิทีฟแบบยืดหยุ่น (b) คอมโพสิตเพียโซอิเล็กทริกที่ยืดหยุ่นและแผนผังของหุ่นยนต์ขนาดเล็ก
การประมวลผลลำแสงเลเซอร์และอิเล็กตรอน
05 บทสรุป
การผลิตเซรามิกแบบเติมเนื้อทำให้สามารถปรับแต่งคุณสมบัติของเซรามิกได้ เช่น ความต้านทานความร้อนสูง การนำความร้อนต่ำ และการป้องกันแม่เหล็กไฟฟ้าที่ดีเยี่ยม ทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานด้านการบินและอวกาศ รวมถึงระบบสื่อสาร เรดาร์ และการป้องกันความร้อน เมื่อเปรียบเทียบกับการผลิตแบบดั้งเดิม AM มีข้อได้เปรียบที่สำคัญสำหรับส่วนประกอบเซรามิกที่ซับซ้อน โดยให้ความยืดหยุ่นในการออกแบบที่มากกว่าเพื่อสร้างรูปทรงเรขาคณิตที่ซับซ้อนและโครงสร้างน้ำหนักเบา สิ่งนี้มีประโยชน์อย่างยิ่งในการบินและอวกาศ ซึ่งการลดน้ำหนักสามารถปรับปรุงประสิทธิภาพและประสิทธิภาพของเชื้อเพลิงได้อย่างมาก
AM ยังสนับสนุนการรวมส่วนประกอบ โดยรวมฟังก์ชันต่างๆ เข้าด้วยกัน-เช่น ความสมบูรณ์ของโครงสร้าง ความต้านทานความร้อน และการป้องกันแม่เหล็กไฟฟ้า- ให้เป็นชิ้นส่วนเดียว ซึ่งช่วยลดจำนวนส่วนประกอบและทำให้การประกอบง่ายขึ้น นอกจากนี้ เทคโนโลยีเหล่านี้ยังช่วยให้สามารถปรับเปลี่ยนต้นแบบและการออกแบบได้อย่างรวดเร็วตามผลตอบรับด้านประสิทธิภาพ
