CN110011045A - 一种3d打印雷达天线的制造方法 - Google Patents

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陈兴玉
周金文
郭磊
魏一雄
周红桥
田富君
张燕龙
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    • B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/10—Processes of additive manufacturing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
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    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
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Abstract

本发明公开了一种3D打印雷达天线的制造方法，1)确定3D打印的天线模型；2)通过3D打印成形天线实体；3)将打印成形的天线实体上溅射第一金属层；4)在第一金属层上镀上第二金属层。本发明的优点在于，该制作方法不仅制作过程简单，而且也缩短了制作周期，同时减轻天线质量，天线材质具备耐候性强、强度高和耐高温的特性，在航空航天应用上具备相当大的成本优势。

Description

一种3D打印雷达天线的制造方法
技术领域
本发明涉及雷达天线技术领域，具体为一种3D打印雷达天线的制造方法。
背景技术
聚醚醚酮(polyether-ether-ketone，PEEK)是一种性能优异的热塑性塑料之一，其具有热固性塑料的耐热性、化学稳定性和热塑性塑料的成形加工性，以及优异的力学性能、耐化学腐蚀性能、耐高温、耐磨损、耐辐照性、耐水解、耐热性等，在航空航天、电子器件、医疗、生物医学等方面具有广泛的应用。
天线是一种用来发射或接收电磁波的器件，是任何无线电系统中的基本组成部分。雷达天线是雷达中用于辐射和接收电磁波并决定其探测方向的设备。雷达天线具有将电磁波聚成波束的功能，定向地发射和接收电磁波。而高精度、薄壁及异性复杂腔体类天线是影响雷达技战术指标的重要基础功能件，随着系统设计复杂化和模块化发展，使得基于CNC等传统减材制造技术难以满足产品的加工要求。而且传统加工方法制造的天线所花费的成本高，制作过程复杂而繁琐，制作周期长等。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于：传统加工方法制造的天线所花费的成本高，制作过程复杂而繁琐，制作周期长等。
为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：
一种3D打印雷达天线的制造方法，包括如下步骤：
1)确定3D打印的天线模型；
2)通过3D打印成形天线实体；
3)将打印成形的天线实体上溅射第一金属层；
4)在第一金属层上镀上第二金属层。
优选地，所述步骤1)中通过三维建模软件设计天线模型。
优选地，所述步骤2)中3D打印的方法为控性冷沉积技术。
优选地，所述步骤2)中天线实体的原材料为PEEK材料。
优选地，所述步骤3)中通过磁控溅射技术在天线实体表面上溅射第一金属层。
优选地，所述步骤4)中通过电镀方法将第二金属层镀在第一金属层上。
优选地，所述第一金属层的厚度为0.1μm-1μm，所述第二金属层的厚度为10μm-100μm。
优选地，所述第一金属层和第二金属层的材质均为铜、镍、银中的任意一种或任意组合。
优选地，在步骤3)溅射第一金属层之前还对天线实体进行表面活化处理。
优选地，表面活化处理具体包括如下步骤：
1)用清水清洗天线实体的表面，去除灰尘；
2)在超声清洗机中加入乙醇溶液，然后将清洗后的天线实体放入超声清洗机中清洗1分钟以上；
3)超声清洗完成后对天线实体进行表面粗化处理；
4)清水清洗并烘干天线实体。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、该制作方法通过3D打印PEEK材料来成形天线实体，不仅制作过程简单，而且也缩短了制作周期，同时减轻天线质量，天线材质具备耐候性强、强度高和耐高温的特性，在航空航天应用上具备相当大的成本优势。
2、通过磁控溅射技术溅射第一金属层的目的是为了使得PEEK天线实体导电，便于后期电镀加厚第二金属层，进一步降低总成本。
3、通过对PEEK天线实体进行表面活化处理，增加PEEK天线表面粗糙度，进而提高第一金属层与PEEK天线实体的结合强度。
附图说明
图1为本发明实施例一的一种3D打印雷达天线的制造方法的工艺流程图；
图2为本发明实施例一天线的结构示意图。
图3为本发明实施例二的工艺流程图。
具体实施方式
为便于本领域技术人员理解本发明技术方案，现结合说明书附图对本发明技术方案做进一步的说明。
术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
实施例一
参阅图1，本实施例公开了一种3D打印雷达天线的制造方法，包括如下步骤：
1)确定3D打印的天线模型。
利用三维建模软件设计天线模型，并导出为3D打印STL格式文件，将上述STL格式文件导入到3D打印设备中，进行布局和切层处理；根据STL文件判断成形过程中是否需要支撑结构，若需要支撑，先选择合适的支撑结构并生成支撑，之后进行切层处理；同时在打印设备上设置打印基本参数，包括移动速度、打印路径等，具体参数根据实际需要设定。
2)通过3D打印成形天线实体。
设置好基本参数后，将原材料PEEK丝材放置到制件材料丝盘上，若需要支撑，则将支撑材料丝材放置到支撑材料丝盘上，利用控性冷沉积技术，启动打印设备开始打印，打印完成后得到天线实体，并将支撑去除；通过3D打印PEEK材料来成形天线实体，不仅制作过程简单，而且也缩短了制作周期，同时减轻天线质量，天线材质具备耐候性强、强度高和耐高温的特性，在航空航天应用上具备相当大的成本优势。
3)将打印成形的天线实体上溅射第一金属层。
利用磁控溅射技术在天线实体表面上溅射第一金属层，所述第一金属层的厚度为0.1μm-1μm，所述第一金属层材质均为铜、镍或银中的任意一种或任意组合；通过磁控溅射技术溅射第一金属层的目的是为了使得PEEK天线实体导电，便于后期进行第二金属层的电镀。
4)在第一金属层上镀上第二金属层。
通过电镀方法在第一金属层上电镀第二金属层，所述第二金属层的厚度为10μm-100μm，所述第一金属层材质均为铜、镍、银中的任意一种或任意组合，采用的电镀液主要成分是CuSO4·5H2O和H2SO4，CuSO4·5H2O的含量为150g/L-350g/L，H2SO4的含量为45g/L-110g/，以及其他离子与添加剂；通过结合力强的磁控溅射技术在天线实体内外表面溅射第一层金属层，电镀加厚第二金属层，进一步降低总成本。
参阅图2，在本实施例中进给出一种天线的形状，但不限于该形状，可根据实际需要打印出任意形状的天线。
实施例二
本实施例与实施例一不同的是，参阅图3，在步骤3)溅射第一金属层之前还对天线实体进行表面活化处理，具体包括如下步骤：
1)用清水清洗天线实体的表面，去除灰尘；
2)在超声清洗机中加入乙醇溶液，然后将清洗后的天线实体放入超声清洗机中清洗1分钟以上；
3)超声清洗完成后对天线实体进行表面粗化处理；
4)清水清洗并烘干天线实体。
通过对PEEK天线实体进行表面活化处理，增加PEEK天线表面粗糙度，进而提高第一金属层与PEEK天线实体的结合强度。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
以上所述实施例仅表示发明的实施方式，本发明的保护范围不仅局限于上述实施例，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明保护范围。

Claims (10)

1.一种3D打印雷达天线的制造方法，其特征在于：包括如下步骤：
1)确定3D打印的天线模型；
2)通过3D打印成形天线实体；
3)将打印成形的天线实体上溅射第一金属层；
4)在第一金属层上镀上第二金属层。
2.根据权利要求1所述的一种3D打印雷达天线的制造方法，其特征在于：所述步骤1)中通过三维建模软件设计天线模型。
3.根据权利要求1所述的一种3D打印雷达天线的制造方法，其特征在于：所述步骤2)中3D打印的方法为控性冷沉积技术。
4.根据权利要求1所述的一种3D打印雷达天线的制造方法，其特征在于：所述步骤2)中天线实体的原材料为PEEK材料。
5.根据权利要求1所述的一种3D打印雷达天线的制造方法，其特征在于：所述步骤3)中通过磁控溅射技术在天线实体表面上溅射第一金属层。
6.根据权利要求1所述的一种3D打印雷达天线的制造方法，其特征在于：所述步骤4)中通过电镀方法将第二金属层镀在第一金属层上。
7.根据权利要求1所述的一种3D打印雷达天线的制造方法，其特征在于：所述第一金属层的厚度为0.1μm-1μm，所述第二金属层的厚度为10μm-100μm。
8.根据权利要求1所述的一种3D打印雷达天线的制造方法，其特征在于：所述第一金属层和所述第二金属层的材质均为铜、镍、银中的任意一种或任意组合。
9.根据权利要求1所述的一种3D打印雷达天线的制造方法，其特征在于：在步骤3)溅射第一金属层之前还对天线实体进行表面活化处理。
10.根据权利要求9所述的一种3D打印雷达天线的制造方法，其特征在于：表面活化处理具体包括如下步骤：
1)用清水清洗天线实体的表面，去除灰尘；
2)在超声清洗机中加入乙醇溶液，然后将清洗后的天线实体放入超声清洗机中清洗1分钟以上；
3)超声清洗完成后对天线实体进行表面粗化处理；
4)清水清洗并烘干天线实体。
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