CC BY
11
Секция «Метрология, стандартизация и сертификация»
УДК 621.372.8
АНАЛИЗ СПОСОБОВ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ВОЛНОВОДНЫХ УСТРОЙСТВ ИЗ КОМПОЗИТНЫХ МАТЕРИАЛОВ
П. А. Михеев
Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31
E-mail: miheevpavel1994@mail.ru
Рассмотрены способы изготовления волноводных устройств из различных композитных материалов.
Ключевые слова: терморазмеростабильный СВЧ-волновод, углекомпозитный материал, АБС-пластик.
ANALYSIS OF METHODS OF MANUFACTURING WAVEGUIDE DEVICES
FROM COMPOSITE MATERIALS
P. A. Mikheev
Reshetnev Siberian State University of Science and Technology 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation E-mail: miheevpavel1994@mail.ru
Ways of manufacturing waveguide devices from various composite materials are considered.
Keywords: thermo-dimensionally stable microwave waveguide, carbon-composite material, ABS-plastic.
Волноводные устройства относятся к антенной технике, а также находят широкое применение в космической отрасли. В связи с многообразием формы и предназначением волноводных устройств постоянно изобретаются новые и более продвинутые способы изготовления и материалы. Стоит отметить, что всё большее распространение в применении получают терморазме-ростабильные СВЧ-волноводы.
На данный момент, исходя из анализа патентов на изобретения, можно выделить два новых развивающихся способа изготовления волноводов из композитных материалов, с помощью которых можно изготовить терморазмеростабильные СВЧ-волноводы. Данные материалы находят широкое применение в различных отраслях промышленности. Это происходит из-за того, что состав полимерных композиционных материалов, а также связующих, с каждым разом меняется и таким образом, становится разнообразным, приобретая новые свойства и технические характеристики, которые необходимы для применения изделий в определенных условиях.
Первый способ изготовления волноводных СВЧ-устройств из углекомпозитного материала заключается в формировании внутренней заготовки-матрицы, имеющей размеры, соответствующие расчетным параметрам волновода, и внешней заготовки-матрицы, имеющей внутренние размеры, определяемые толщиной стенок волновода. Затем на внутреннюю часть заготовки вол-новодного элемента СВЧ-устройства (рис. 1) наматывают требуемое число слоев углекомпозит-ной нити или ткани. Далее на подготовленное изделие надевают внешнюю часть заготовки-матрицы (рис. 2) и в результате нагрева методом вакуумного формования достигают устранение шероховатости поверхности. После этого отделяют внешнюю и внутреннюю матрицы и получают волноводный элемент (рис. 3) [1]. В данном способе при изготовлении волноводных СВЧ-устройств используют графеносодержащие углекомпозитные материалы, обладающие высокой электропроводностью. Дополнительным преимуществом этих материалов является то, что их проводимость, в зависимости от способа изготовления материала, может быть анизотропной.
Актуальные проблемы авиации и космонавтики - 2018. Том 2
Рис. 1. «Внутренняя» заготовка-матрица Рис. 2. «Внешняя» часть заготовки-матрицы
Рис. 3. Отделение внешней и внутренней матрицы
Вторым способом изготовления волноводных СВЧ-устройств является SD-принтинг методом послойного наплавления нитевого композиционного АБС-пластика. В качестве основного материала используется токопроводящий, композиционный АБС-пластик с углеродными добавками, который является проводником электрического тока, с последующим нанесением токопро-водящих металлопокрытий на рабочие поверхности устройств. Способ заключается в разработке SD-модели (CAD-модель) волновода согласно техническим условиям, создания STL-файла (послойного разделения CAD-модели) волновода и отправке в печатающее устройство (3D-принтер), а затем построение волновода в принтере происходит послойно, слой за слоем определенным образом [2].
Стремительный рост во всем мире новых технологий производства композитных материалов объясняется уникальным сочетанием высоких физико-механических и технологических возможностей, созданных из них изделий [3]. В настоящее время данные материалы можно подобрать таким образом, чтобы изготовленные волноводные устройства обладали теми свойствами, которые необходимы для применения в конкретной среде.
Анализ развивающихся способов изготовления волноводных устройств из композитных материалов приводит к выводу, что наиболее рациональным, экономически целесообразным, с возможностью использовать различные виды композитных материалов, является первый способ. Поскольку 3D-принтинг не позволяет применять другие виды композитных материалов, а также на практике не обеспечивает той шероховатости поверхности, которая необходима в конкретном случае. Таким образом, намного более эффективной будет считаться дальнейшая разработка технологии изготовления терморазмеростабильных СВЧ-волноводов с высокой весовой эффективностью при помощи первого способа изготовления волноводных СВЧ-устройств.
Библиографические ссылки
1. Изобретение к патенту. Антенно-фидерное СВЧ-устройство из углекомпозитного материала и способ его изготовления / Н. А. Дугин, Т. М. Заборонкова, Е. Н. Мясников и др.
2. Изобретение к патенту. Способ изготовления волноводных свч-устройств и элементов на 3D-принтере методом послойного наплавления нитевого композиционного АБС-пластика / В. П. Зотеев, В. И. Классен, Б. А. Левитан и др.
3. Композит-экспо [Электронный ресурс]. URL: http://www.composite-expo.ru/about/exhibi-tion-archive/composite-expo-2018.html (дата обращения: 20.04.2018).
© Михеев П. А., 2018
