美国海*研究实验室的专家已经创建并测试了3D打印天线和阵列，以提高雷达技术并为美国海*提供新的应用。3D打印零件的轻量级和快速生产使其成为传统制造的有吸引力的替代方法，而传统制造通常需要昂贵的材料和专用设备。3D打印是一种快速生成原型并以最小的成本非常快速地完成多个设计迭代的方法。
雷达系统对海*具有至关重要的作用，并且仍然是海上航行和国防的重要组成部分。天线和阵列的零件是连接在一起的多个天线，可能会意外断裂或磨损，需要更换。传统上，零件是用金属订购或复杂加工的，有时要花几周的时间才能生产出来。3D打印的雷达零件（例如圆柱阵列）可提供度可见度，由于减少了加工和组装时间，因此可以使用传统方法在数小时之内（相对于几天）进行生产。
除了生产优势外，相对较低的3D打印材料成本使研究人员能够以最小的开销测试零件的多个版本。然后可以使用传统方法加工出完善的原型。一旦成功生产了原型，无论是3D打印还是传统制造的原型，都必须经过严格的测试，然后才能投入使用。在年初，AnnaStumme在天线应用研讨会上提交了一篇论文，将3D打印的零件与传统制造的零件进行了比较。她因研究而赢得了学生论文竞赛。
新的应用
Stumme和她的同事正在研究重量和尺寸受限制的应用程序（例如无人驾驶飞机或小型船）如何从3D打印零件中受益。NRL的自治系统研究实验室的许多3D原型都是使用轻质尼龙印刷的。零件印刷后，将经历称为电镀的过程。
在电镀过程中，金属薄层被施加到印刷部件上。电镀为设备提供了可辐射的导电表面。单靠塑料是不可行的。结果是一个轻量级的原型，然后可以评估其各种属性，例如表面粗糙度，这是天线元件功能的主要因素。
Stumme与来自整个NRL的NRL材料科学家合作，他们执行了关键的表面粗糙度表征。表面粗糙度表征可以评估天线上的涂层，而冲击韧性对其性能也有影响。
表面粗糙度对于波导和天线很重要，因为它会引起散射损耗并导致天线效率降低。天线辐射并接收波。因此，如果波沿着粗糙的表面传播，它就会失真，并且能量可能不会到达它想要去的地方。
NRL材料科学与技术部门的一员NickCharipar和他的团队为NRL雷达部门的3D打印零件制作了原型。创建零件后，研究人员将研究材料特征如何影响雷达的功能。每台3D打印机都有独特的特性，可能会改变产品性能。如果研究人员能够找出特定3D打印零件的最佳参数，Stumme和她的同事们同意，船只可以在世界上任何地方变得对这些关键零件变得自力更生。
下一步
尽管当前存在COVID-19限制，但NRL的研究仍在不断发展。今年晚些时候，Stumme和她的同事们计划在实验室环境中演示用于X波段监视雷达演示的新原型圆柱阵列孔。X波段监视雷达旨在搜索特定平台（例如船舶）周围的区域。他们正在探索使用微波光子学和光纤将圆柱形阵列集成到较小容器的桅杆中。
圆柱阵列是有利的，因为它们提供了完整的度可见性。光纤之所以有价值，是因为它们可以使天线本身与进行处理的地方之间保持较长的间隔。
使用光纤减少了海*舰船桅杆所需的组件数量，进一步减少了热量和重量限制。该演示将包括测试阵列的传统制造版本和3D打印版本，以比较性能。Stumme设计了两个版本。
该团队计划在年对原型进行现场测试。该演示将在他们四年努力的最后一年中进行，以使该阵列在更小的平台上更实用，并展示如何轻松地将阵列与光纤一起使用。该研究的资金由NRL基础资金提供。
source：everythingrf.