Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Additive Fertigung von Antennen durch die Verarbeitung hochfrequenztauglicher Kunststoffe

Der Anblick so mancher markanten Antenne weist eindrucksvoll auf den Zusammenhang zwischen der räumlichen Gestalt von passiven Hochfrequenz(HF-)bauteilen und deren Funktion hin: Sie sind so geformt, dass sie entsprechend ihrer Funktion elektromagnetische Wellen im Raum führen. Die Verfügbarkeit von CAD-Entwurfswerkzeugen und 3D-Feldsimulatoren legt nahe auf die fast unbegrenzte Gestaltungsfreiheit Additiver Fertigungsverfahren (AF) zurückzugreifen, um HF-Komponenten direkt aus der Simulation heraus herstellen zu können. Im Stand der Technik werden additiv gefertigte HF-Komponenten mittels Stereolithographie hergestellt und der Kunststoffgrundkörper ganzflächig metallisiert. Die verwendeten Polymere weisen bei Signalfrequenzen im GHz-Bereich eine sehr hohe Dämpfung auf. Für die Anwendung in der HF-Technik bedeutet das, dass nur der luftgefüllte Zwischenraum, nicht der Kunststoff selbst, felderfüllt sein darf. Dies schränkt die gewonnene Gestaltungsfreiheit wieder ein. Um die Gestaltungsfreiheit nutzen zu können und zukünftig felderfüllte Kunststoff-Bauteile für die HF-Technik zu entwickeln, muss das Potential der AF durch die Analyse der material- und verfahrensspezifischen HF-Eigenschaften neu bewertet werden. Insbesondere AF, wie das Lasersintern oder die Fused Filament Fabrication ermöglichen es, verlustarme thermoplastische Materialien zu verarbeiten, wodurch kleinere Abmessungen bei gleicher Anwendungsfrequenz realisierbar wären. Hierfür müssen jedoch die Wechselwirkungen der prozessspezifischen Bauteileigenschaften mit den HF-Verhalten bekannt sein. Dieses Themenfeld ist unerforscht und bietet für KMU die Möglichkeit sich frühzeitig an neuen Wertschöpfungsketten im Themenfeld der Digitalisierung zu etablieren und Wettbewerbsvorteile zu schaffen. Diese innovative Technologie hat hohes Potential für Anwendungen in der Luft- und Raumfahrt, Telekommunikationsbranche oder in der Radarsensorik.