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Die Erfindung bezieht sich auf Verbundwerkstoffe,
in deren Aufbau strukturiert angeordnete Leiter integriert sind
und in die ferner elektronische Einheiten eingebettet sind, die
solche strukturierten Leiter benutzen.
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In vielen modernen Strukturen werden
Faser/Polymermatrix-Verbundwerkstoffe
und insbesondere Faser/ Harz-Verbundwerkstoffe verwendet. Diese
werden häufig
aus einer oder mehreren Textillagen aus Fasermaterial, etwa aus
Glas- oder Kohlenstofffasern, die zu einem Gewebe oder einer Matte verarbeitet
werden, zusammen mit einer Polymermatrix hergestellt, die das Fasermaterial
durchtränkt. Beträchtlicher
potentieller Nutzen liegt in der Einbettung elektronischer Einheiten
in solche Materialien. Solche Einheiten können auch Dehnungssensoren, Temperatursensoren
und ähnliche
Sensoren, eingebettete Markierungen zur Identifikation sowie Antennen
oder ähnliches
umfassen.
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Es treten jedoch bei der Herstellung
von elektrischem Kontakt zwischen den eingebetteten Einheiten und
der Außenwelt
Probleme auf. Es sind Strukturen bekannt, in denen feine Leiter
verwendet werden, wie etwa dünne
Drähte,
die durch das Laminat zum Rand verlaufen. Solche Verbindungen weisen
an den Berührungsstellen
zwischen Leiter und Matrix potentielle Schwachstellen auf, da sie
anfällig für Auftrennung
sind und die Tendenz haben, bei der Herstellung leicht zu brechen,
und eine Verbindung nur am Rand des Verbundwerkstoffes hergestellt werden
kann. Die Drähte
nehmen notwendigerweise einen willkürlichen Weg, was in Systemen
mit vielen Drähten
zu Kurzschlüssen
führen
kann. Die Lage der Drähte
an den Rändern
der Platte ist auch schwierig zu steuern, was den Einsatz von vielpoligen
Steckverbindern praktisch unmöglich
macht.
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Es tritt dabei ferner das Problem
auf, dass die Drähte
während
des Autoklavierens dazu neigen, an den Rändern der Platte zu brechen.
Es wird so deutlich, dass die Technik der eingezogenen Drähte für eingebettete
Einheiten nur begrenzt angewendet werden kann.
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Bei herkömmlicheren Verhältnissen
werden mehrere elektronische Einheiten auf eine Leiterplatte aufgebracht,
eine Platte, die mit strukturierten Schicht aus einem elektrischen
Leiter beschichtet ist, was die Aufgabe der Verbindung einer großen Anzahl von
Einheiten sehr erleichtert. Dieses Prinzip kann angewandt werden,
um gedruckte Schaltkreise entweder auf festen Substraten oder in
flexibler Form herzustellen, indem man ein dünnes Polymersubstrat mit der
leitfähigen
Schicht beschichtet. Kein Typ der konventionellen gedruckten Schaltkreise
ist jedoch unmittelbar für
Einbettung in laminierte Verbundwerkstoffe geeignet, da sie eine
bedeutende flächige Schwachstelle
in der Struktur des Verbundwerkstoffes darstellen würden, die
eine Tendenz zur Ablösung an
der Schnittstelle mit der Harzmatrix zeigt. Das US-Patent 3053929
und die deutsche Veröffentlichungsschrift
31 16348 A1 beschreiben jeweils die Verwendung von Textilien, um
darauf einen elektrischen Schaltkreis aufzudrucken.
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Gegenstand der Erfindung ist es,
einen laminierten Verbundwerkstoff zur Verfügung zu stellen, in dem ein
einfach anzuschließendes
Verbindungssystem und gedruckte Schaltkreise eingebettet sind, die mit
der Verwendung in laminierten Verbundwerkstoffen besser verträglich sind.
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Nach einem Aspekt der Erfindung wird
ein laminierter Verbundwerkstoff vorgeschlagen, der aus einer Vielzahl
von Textillagen sowie aus einer Harzmatrix besteht, die die Textillagen
durchdringt, wobei auf mindestens einer der Textillagen eine strukturierte
Schicht aus einem elektrischen Leiter (14) aufgebracht
ist und der Leiter eine Beschichtung der Einzelfasern mit einer
solchen Dicke bildet, dass das Harz zwischen den leitfähig beschichteten
Fasern in der leitenden Region hindurchdringt, wobei der laminierte
Verbundwerkstoff ferner mindestens eine elektronische Einheit (2)
enthält,
die in die Harzmatrix eingebettet ist und die elektrisch an die
strukturierte Lage (14) angeschlossen ist, sodass die strukturierte Lage
einen externen elektrischen Anschluss (12) an die eingebettete
Einheit bewirkt.
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Die Erfindung ermöglicht das Aufbringen von komplexen
Leiterstrukturen, die zu den auf gedruckten Leiterplatten herstellbaren
Strukturen analog sind, auf Textilien, was einen betriebsbereiten
Anschluss einer Vielzahl von Einheiten in einer Form ermöglicht,
die für
die Einbettung in einen Verbundwerkstoff mit Harzmatrix geeignet
ist. Solche komplexen und präzise
angeordneten Strukturen können praktisch
nicht eingebettet werden, wenn Drähte verwendet werden.
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Das Textilmaterial kann gewebte oder
gelegte Fasern oder andere teilweise poröse gewebeartige Strukturen
enthalten, vorausgesetzt, sie können
von Matrixmaterialien durchdrungen werden. Da Matrixmaterialien
während
der Herstellung des Verbundwerkstoffes in den unstrukturierten Bereichen
zwischen den Fasern der Textilmaterials hindurchdringen können, ist
die Tendenz zur Ablösung
an der Textillage begrenzt und das Material behält gute Festigkeit senkrecht
zur Ebene der Textillagen, die durch Verwendung herkömmlicher
gedruckter Schaltkreise nicht erzielt werden könnte. Wenn das Gewebe in einen
Verbundwerkstoff eingebettet wird, wird besserer Zusammenhalt und
noch geringere Tendenz zum Ablösen
erreicht, denn das leitfähige
Material in den leitfähigen
Bereichen wird in einer Dicke aufgebracht, durch die eine zusammenhängende Beschichtung der
Einzelfasern des Textilmaterials und somit ein leitfähiger Pfad
erzeugt wird, aber es wird kein massives leitfähiges Band gebildet und das
Textilmaterial bleibt in den leitfähigen Bereichen ein zumindest
teilweise offenes Netz, das ein Hindurchdringen von Matrixmaterial
zwischen den Fasern zulässt.
Der elektrische Leiter wird auf diese Weise in einer solchen Dicke
aufgebracht, dass die einzelnen Fasern des Textilmaterials beschichtet
werden, aber die Durchdringung des Gewebes durch das Harz in den
leitenden Regionen weiterhin möglich
bleibt. Das Harz kann dann während
der Herstellung des Verbundwerkstoffes zwischen den Fasern hindurchdringen,
sodass die leitfähigen
Pfade ein integraler Teil der Struktur werden und ihre Tendenz verringert
wird, Stellen mit Ablösungen
hervorzurufen.
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Das Auftragen von Metall auf eine
vorgeformte Textillage, anstatt zu versuchen, Leiter in eine Textillage
einzuweben, stellt sicher, dass die angrenzenden Fasern in den leitfähigen Bereichen
mit einer zusammenhängenden,
gleichmäßigen metallischen Beschichtung
versehen sind. Dies stellt sicher, dass jede Faser mit denen, die
sie umgeben, durch eine Vielzahl verschiedener Pfade verbunden ist
und minimiert das Risiko von Kurzschlüssen, die im Bereich einer
strukturierten Bahn auftreten. Diese verbesserte Zuverlässigkeit
lässt dünnere Leiterbahnen
zu und beugt so der Notwendigkeit von redundanten Pfaden vor, so
dass dünnere
und dichter nebeneinander liegende Leiterbahnen hergestellt werden
können,
die es zulassen, dass komplexe, vielfach angeschlossene Einheiten
wie Mikroprozessoren eingebettet werden.
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Auf diese Weise ist der laminierte
Verbundwerkstoff nach der Erfindung eine Verbundwerkstoffplatte,
die integrierte Leiter beinhaltet, mit allen Vorteilen der Komplexität und der
strukturellen Einheit, die oben beschrieben wurden. Zusätzlich kann
ein Anschluss an jedem Punkt einer Leiterbahn durch ein Loch durch
die anderen Schichten hergestellt werden, wobei dies ist nicht auf
den Rand des Laminats beschränkt
ist, wie im Falle der Verwendung von Drähten.
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Obwohl sich die Erfindung auf mehrere
laminierte Textillagen und auf Verbundwerkstoffe mit Harzmatrix
bezieht, wobei nach der Erfindung auf eine oder mehrere Textillagen
eine leitfähige
Schicht aufgetragen wird, wird deutlich, dass der Verbundwerkstoff
nach der Erfindung in der Harzmatrix weitere Verstärkungsmaterialien
aus Textilien oder Fasern oder in einer anderen Form enthält, ob einzeln
oder mit weiteren bekannten Komponenten kombiniert, die wegen ihrer
Struktur oder anderen Eigenschaften ausgewählt wurden.
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Die Erfindung stellt Leiterbahnen
zur Verfügung,
die in Verbindung mit einer oder mehreren eingebetteten elektronischen
Einheiten verwendet werden, die an die strukturierte Schicht angeschlossen sind,
um ihren externen elektrischen Anschluss sowie die interne Verbindung
zwischen den eingebetteten Einheiten zu bewirken. Beispiele von
Einheiten, die nutzbringend in das Laminat eingebettet werden können, umfassen
Sensoren, wie etwa Dehnungsmessstreifen, und Aktuatoren, wie etwa
Modifikatoren für
die Form. Die Erfindung erlaubt auch, dass Geräte wie Antennen, Resonanzstrukturen
und Frequenzfilter direkt gebildet werden, indem eine entsprechende
Struktur für
das leitfähige
Material gewählt
wird. Die Erfindung ist auch nützlich
bei der Konstruktion von Einheiten zur Überwachung der Verschlechterung
des Matrixmaterials, z. B. indem kapazitive Einheiten in die Struktur
eingebaut werden, die Veränderungen
im dielektrischen Verhalten des Matrixmaterials detektieren können, die
innerhalb des Verbundwerkstoffes durch mechanische Belastungen,
Wasserabsorption usw. hervorgerufen werden können. Die Strukturen können auch
für andere
Eigenschaften als den elektrischen Widerstand ausgelegt werden,
z. B. um dem Laminat, das hergestellt werden soll, besondere magnetische
Eigenschaften zu geben.
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Des Weiteren können die Leiterbahnen verwendet
werden, um induktive oder andere ähnliche Strukturen zu bilden,
die mit passend eingestellten Systemen außerhalb des Laminats in Wechselwirkung
treten können.
In dieser Ausführung
wird ein laminierter Verbundwerkstoff hergestellt, in dem wenigstens
einige leitfähige
Pfade so angeordnet sind, dass sie eine oder mehrere Resonanzstrukturen
bilden, die fernwirkende Verbindungen zwischen der Einheit und einer
geeignet eingestellten Einheit außerhalb des Laminats herstellen.
In Kombination mit den eingebetteten Einheiten ist es dann möglich, auf direkte
Anschlüsse
ganz zu verzichten und die Einheiten induktiv an die Außenwelt
anzukoppeln und durch die Einbettung der Textillage ferner die Wahrscheinlichkeit
von mechanischem Verschleiß und mechanischer
Anfälligkeit
zu begrenzen.
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Eine spezielle Anwendung dieser Verbindung
liegt im Gebrauch von eingebetteten Identifikationseinheiten. Ein
Identifikations-Chip kann in die Platte eingebettet werden und mit
einer geeigneten Ankopplung versehen werden, um eine Abfrage zum Zwecke
der Identifikation zu ermöglichen.
Da der Chip eingebettet und unzugänglich ist, ist er ziemlich sicher
vor Manipulationsversuchen. Eine solche betriebsbereite Abfragemöglichkeit
der Platte ist beim Bau oder der Überwachung von großen Strukturen von
Nutzen.
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Ein besonderes Anwendungsgebiet des
Laminats liegt in der Herstellung intelligenter einstellbarer elektromagnetischer
Retroreflektoren, insbesondere für
die Verwendung mit verbesserten Sichtsystemen (Enhanced Vision Systems,
EVS) in zivilen Flugzeugen.
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Bei der Anwendung von Radar ist es
allgemein bekannt, Retroreflektoren zu benutzen, die zwei oder drei
ebene Platten enthalten (sie werden zweiflächige beziehungsweise dreiflächige Reflektoren genannt).
Indem man eine rechtwinklige Anordnung der Platten aufrechterhält, wird
eine Reflexion in die Gegenrichtung zur Einfallsrichtung über einen
großen
Einfallswinkelbereich erreicht. Die Ausfallstrahlung entspricht
den Haupstrahlungkeulen von den einzelnen Platten, so dass eine
zurückgesendete
Reflexion mit hohem Profil aus einem großen Winkelbereich für Anwendungen
zur Verfügung
steht, bei denen eine vergrößerte äquivalente
Radarrückstrahlfläche benötigt wird,
wie z. B. bei den Funkfeuern zur Detektion in der Schifffahrt (vgl. „Radar
Cross Section".
Knott, Shaeffer und Tuley, Artech House Inc 1985, S. 175–177).
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Die oben diskutierten Beugungseffekte
setzen voraus, dass die Winkel zwischen den Platten stets nahe bei
90° liegen,
um die Reflektivität
aufrecht zu erhalten. Betrachten wir z. B. einen zweiflächigen Reflektor,
bei dem der Winkel zwischen den Platten auf π/2 + δ vergrößert wird, wobei δ klein ist. Die
geometrische Optik schreibt vor, dass die Richtung des reflektierten
Strahls von der Gegenrichtung des einfallenden Strahls um 2δ abweicht.
Wenn diese Abweichung genau mit der halben Breite der Reflektionskeule übereinstimmt,
so befindet sich der Betrachter an der Quelle des einfallenden Strahls
an einem Nullwert. Eine weitere Öffnung
des Winkels bewegt ihn in die erste Seitenkeule und Nullwerte und
abnehmende Spitzenwerte wechseln sich mit der Erhöhung von δ ab. So hängt die
Wirkungsweise des Zweiflächenwinkels
grundlegend von dem Zusammenspiel des Winkelfehlers δ und der
halben Breite der Streukeule in der Größenordnung 2λ/d ab. Das
physikalische Prinzip des Dreiflächenwinkels
ist dasselbe wie für
den Zweiflächenwinkel,
und es kann ein ähnlicher
Arbeitsparameter verwendet werden.
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Eine Analyse zweifacher statischer
Streuung an ebenen Platten, die über
die Reflexionen an einem verzerrten zweiflächigen Reflektor gekoppelt wurden,
zeigt, dass für
symmetrische Einfallswinkel Nullwerte bei δ = (X/√2)(λ/d) für ganzzahlige Werte von X auftreten.
So können
kleine Abweichungen vom rechten Winkel schnell eine Abnahme der
Reflexion bewirken, besonders am Millimeterende des Radiofrequenzbereichs:
zum Beispiel reduziert sich bei einem nicht untypischen 100 mm-Zweiflächenwinkel bei
94 GHz das Reflexionsprofil bei 1,30° zu einem ersten Nullwert. Um
den großen
Profil der Rückstrahlung
aufrecht zu erhalten, zu dessen Bereitstellung Retroreflektoren
ausgelegt sind, müssen
die Winkel nahe an den rechten Winkel angenähert werden.
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Diese Ausführung der Erfindung wendet
dieses Merkmal des Streuungsverhaltens an, um einen Retroreflektor
herzustellen, der mindestens zwei ebene Reflektorplatten enthält, wobei
jede einen Verbundwerkstoff enthält,
der wie oben beschrieben eine elektrische Verbindung zu mindestens
einem Aktuator enthält,
und dieser mindestens eine Aktuator eine Einrichtung enthält, die
den Innenwinkel zwischen den Reflektorplatten zwischen einem ersten
Winkel, bei dem die Reflektivität
für elektromagnetische Strahlung
im wesentlichen ein Spitzenwert ist, und einem zweiten Winkel, bei
dem die Reflektivität
im wesentlichen Null ist, variieren kann.
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Geeignete Winkel für Spitzen-
und Nullreflektivität
werden in Abhängigkeit
der einfallenden Strahlungswellenlänge und den Abmessungen der Platte
ausgewählt,
wie oben ausgeführt
wurde. Der Reflektor kann in seiner Wirkung bezüglich einer bestimmten Frequenz
der einfallenden Strahlung ein- und ausgeschaltet werden, indem
unter Verwendung der Aktuatoreinrichtung von der Einstellung, bei
der die Reflektivität
auf einem lokalen Maximum ist und man ein großes Antwortsignal erhält, zu der
Einstellung, bei der die Reflektivität ein lokales Minimum ist und
ein viel kleineres Antwortsignal erzeugt wird, umgeschaltet wird.
Es ist wünschenswert,
die Differenz zwischen der Spitzen- und der Nullreflektivität zu maximieren,
und um dies zu erreichen, wird der erste Winkel bevorzugt auf im
wesentlichen 90° gesetzt, um
das breite Maximum im Profil der Rückstrahlung zu nutzen, das
man bei orthogonal angeordneten Platten erhält. Der zweite Winkel wird
dann zweckmäßig so gewählt, dass
er eine Abweichung vom 90°-Winkel
aufweist, die dem ersten Nullpunkt der Reflektivität entspricht.
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Der Aktuator enthält vorzugsweise ein Aktuatormaterial,
das eine mechanische Dehnung als Antwort auf ein elektrisches Betätigungssignal
zeigt, welches durch das leitfähige
Laminat übertragen wird,
und wie es etwa magnetostriktive oder elektrostriktive Keramiken
oder piezoelektrische Materialien zeigen. Die Verwendung eines Laminates
nach der Erfindung ermöglicht
es, das Aktuatormaterial integral in eine Reflektorplatte aus laminiertem
Verbundwerkstoff einzubetten, was dem Erfordernis externer bewegter
Teile vorbeugt.
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Von diesen Materialien werden die
magnetostriktiven Materialien wegen ihrer eingeschränkten Größe am wenigsten
wahrscheinlich für
die meisten Anwendungen der Erfindung bevorzugt. Aus diesem Grunde
ist es wahrscheinlich, dass elektrostriktive oder piezoelektrische
Materialien die bevorzugte Wahl für das Aktuatormaterial sind.
Elektrostriktive Materialien können
mehr nutzbare mechanische Dehnung erzeugen als piezoelektrische
Materialien (500 με im Vergleich
zu 350 με) und zeigen
eine geringere Hysterese. Sie zeigen jedoch deutliche Schwankungen
ihrer Eigenschaften mit der Temperatur. Dieser letzte Punkt kann
mit empfindlichen Verfahren zur Dehnungsüberwachung und geschlossenen
Regelkreisen gelöst
werden. Trotzdem wird wegen des einfacheren Betriebs das am meisten
bevorzugte Aktuatormaterial ein piezoelektrisches Material sein,
wie etwa PZT. Dies kann eine akzeptable maximale Dehnung von 350 με mit guter
Bandbreite erzeugen und zeigt eine relativ hohe Toleranz gegenüber Temperaturschwankungen.
Es neigt jedoch zum Kriechen und zeigt einen höheren Grad an Hysterese.
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Für
eine genaue Regelung der aktiven Platten, die den Retroreflektor
bilden, ist irgendeine Form von Überwachungssystem
für die
Dehnung erforderlich. Dies ermöglicht
es, Effekte wie Hysterese und Kriechen des Aktuators rechtzeitig
zu kompensieren. Viele verschiedene Typen von Dehnungssensoren sind
verfügbar.
Für die
Einbettung in Platten aus Verbundwerkstoff beinhaltet die bevorzugte
Auswahl PVDF-Polymer, faseroptische Kabel oder einfach einen Dehnungsmessstreifen.
Wiederum ermöglichen die
Leiterbahnen in den Textilien den direkten Anschluss der Einheiten,
die in eine Platte aus Verbundwerkstoff eingebettet sind.
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Eine Anzahl geeigneter Verfahren
kann für die
Aufbringung komplizierter strukturierter Leiter auf die Textilien
verwendet werden. Die Strukturen können einfach im Siebdruckverfahren
mit leitfähigen Farben
gedruckt werden, z. B. mit silberhaltigen Farben. Alternativ können stromlose
und/oder elektrochemische Prozesse mit einer geeigneten Strukturierung
gekoppelt werden. Ein möglicher
Ansatz umfasst ein fotolithografisches Strukturierungsverfahren,
bei dem zuerst ein gleichmäßig vormetallisertes Textilmaterial
mit einem Fotolack beschichtet wird, der mit der gewünschte Struktur
belichtet und entwickelt wird, um die Metallisierung in den Bereichen
der Struktur freizulegen, anschließend wird die Metallisierung
in den freigelegten Bereichen verstärkt, z. B. indem weiteres Metall
durch elektrochemische Beschichtung aufgebracht wird, schließlich wird
der restliche Fotolack entfernt und das Textilmaterial ein weiteres
Mal geätzt,
was ausreicht, um die Metallisierung in den Bereichen ohne Struktur
zu entfernen, so dass eine strukturierte leitfähige Schicht, die den verstärkten Bereichen
entspricht, zurückbleibt.
In einer Abwandlung dieses Ansatzes wird eine geeignete Struktur
auf ein vormetallisertes Substrat mittels Siebdruck aufgedruckt,
wobei nichtleitende Farbe, wie etwa gewöhnliche Druckerfarbe, benutzt
wird. Sobald sie getrocknet ist, kann die Farbe denselben Zweck
erfüllen
wie der Fotolack im vorherigen Beispiel.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand
von Beispielen beschrieben, die sich auf die Zeichnungen im Anhang
beziehen, wobei
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1 und 2 eine laminierte Verbundwerkstoffplatte
darstellen, bei der Dehnungssensoren in das Material eingebettet
sind und die elektrischen Verbindungen hergestellt werden, indem
ein strukturiertes Textilmaterial nach der Erfindung verwendet wird;
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3 eine
Einheit darstellt, die mit einer induktiven Kopplung versehen wurde,
wobei ein strukturiertes Textilmaterial nach der Erfindung verwendet wurde;
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4 und 5 Überwachungen der Materialverschlechterung
darstellen, die in eine laminierte Verbundwerkstoffplatte eingebettet
wurden, wobei ein strukturiertes Textilmaterial nach der Erfindung verwendet
wurde; und
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6 bis 11 ein Laminat nach der Erfindung darstellen,
das in einem einstellbaren elektromagnetischen Retroreflektor verwendet
wird.
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Das strukturierte Textilmaterial
in den Beispielen in 1 bis 5 wird in einem Prozess hergestellt,
der auf photolithographischer Strukturierung beruht. Polyestergewebe
wird zuerst durch einen stromlosen chemischen Abscheidungsprozess
metallisiert, was eine gut bewährte
Technik für
die Herstellung von kommerziell verfügbarem metallisiertem Textilmaterial
ist, das mit Kupfer, Kupfer auf Nickel, Eisen, Gold, Silber und
anderen Metallen, die für
eine solche Auftragung geeignet sind, beschichtet ist. In den hier
dargestellten Beispielen wird das Verfahren dazu verwendet, eine ihrem
Wesen nach gleichmäßige Schicht
aus Kupfer oder Kupfer auf Nickel aufzutragen.
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Das metallisierte Textilmaterial
wird mit Fotolack beschichtet, der dem Angriff von Chemikalien widerstehen
kann und der photolithographisch mit der gewünschte Struktur strukturiert
wird, indem er selektiv ultraviolettem Licht ausgesetzt wird und
in eine alkalische Entwicklerlösung
getaucht wird, damit nur die Bereiche des metallisierten Textilmaterials
freigelegt werden, für
die dies beabsichtigt ist und die schließlich die gewünschte metallisierte
Struktur tragen. Die Schichtdicke der Metallisierung in diesen Bereichen
wird dann durch elektrochemische Beschichtung mit weiterem Kupfer
erhöht.
Danach wird der restliche Fotolack vollständig beseitigt, indem er in
eine organische Entfernerlösung
getaucht wird, danach wird das Textilmaterial leicht in Eisenchlorid oder
Ammoniumpersulfat geätzt,
was den nicht in der Dicke nicht erhöhten Metallüberzug vollständig entfernt,
aber den Metallüberzug
in den dickeren Bereichen bestehen lässt. Um einen optimalen Zusammenhalt
zu erzielen, wenn das Textilmaterial einen Verbundwerkstoff eingebettet
wird, wird der Prozess der Erhöhung
der Schichtdicke durch elektrochemische Beschichtung sorgfältig kontrolliert,
um sicherzustellen, dass das Metall in einer geeigneten Dicke abgeschiedenen
wird, sodass nach dem leichten Ätzen
eine zusammenhängende
Beschichtung der Einzelfasern des Textilmaterials hergestellt ist,
aber die leitfähigen
Bereiche der Struktur für
eine Harzmatrix durchdringbar bleiben.
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1 zeigt
das Textilmaterial nach dieser Behandlung. In einer Standardanordnung
von 120° werden
Dehnungsmessstreifen (2) auf dem Textilmaterial (4)
angeordnet, um die Dehnung optimal in zwei Richtungen messen zu
können.
Eine Struktur von Leiterbahnen (6) wird aufgebracht, indem
das oben beschriebene Verfahren verwendet wird, um den elektrischen
Anschluss der Dehnungsmessstreifen herzustellen.
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2 zeigt
das Textilmaterial (4), das in eine mehrlagige laminierte
Verbundwerkstoffplatte (10) eingebettet wurde, welche weitere
Lagen Polyestergewebe in einer Epoxidharzmatrix enthält, wie
in 2 dargestellt ist.
Durch das Material werden Bohrungen (12) bis zu den Leitern
gebohrt, deren Verlauf durch die gestrichelten Linien dargestellt
wird (14). Ein externer Anschluss der Gruppe von Dehnungsmessstreifen
kann dann durch die Bohrungen (12) erfolgen, wobei dem
Erfordernis, das bei der Verwendung von Drähten entsteht, vorgebeugt wird,
die Anschlüsse
an den Rändern
der Verbundwerkstoffplatte vorzusehen.
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3 zeigt
ein alternatives Verfahren zur Nutzung der Strukturierungsmethode,
um einen elektrischen Anschluss an eine eingebettete Einheit zu bewirken.
Eine induktive Windung aus leitfähigen Material
(24) wird auf ein Textilmaterial aufgebracht und diese
Textillage in eine mehrlagige laminierte Verbundwerkstoffplatte
(21) auf ähnliche
Weise wie oben eingebettet. Die Einheit (22), die irgendein
geeigneter Sensor, Aktuator oder ähnliches sein kann, ist in
die Platte (21) eingebettet und elektrisch an die Windung
(24) angeschlossen. Die Einheit kann dann über induktive
Kopplung mit einer externen Abfragewindung (26) abgefragt
werden. Das allgemeine Prinzip ist Fachleuten bekannt, aber die
Verwendung von strukturiertem leitfähigen Textilmaterial erleichtert
die Herstellung und Einbettung in das Laminat.
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4 illustriert
die Anwendung des Strukturierungsprinzips, um im Laminat eine Einheit
zu bilden. Zwei leitfähige
Schichten (31) mit Anschlussbahnen werden auf Textilmaterial
wie oben hergestellt und in eine mehrlagige laminierte Verbundwerkstoffplatte
(32) eingebettet, sodass sie parallel zueinander liegen,
wobei der Anschluss zu einer Überwachung
(34) durch Drähte
(33) bewirkt wird. Der Zustand der Matrix zwischen den
Lagen kann überwacht
werden, und Korrosion, Ablösung,
fortschreitende Risse und Ähnliches
können
detektiert werden, wobei die Überwachung
(34) verwendet wird, um Veränderungen im Widerstand oder
der Kapazität zwischen
den beiden eingebetteten Lagen zu detektieren. Die Einbettung einer
Vielzahl solcher Einheiten überall
in einer Struktur ermöglicht,
eine frühe Warnung
sowohl über
die Existenz als auch über
den Ort von Defekten auszugeben.
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Beide der obigen Prinzipien werden
in der in 5 dargestellten
Einheit kombiniert. Die Überwachung
der Materialverschlechterung umfasst zwei C-förmige leitfähige Bereiche (41),
die in den laminierten Verbundwerkstoff (42) eingebettet
sind, sodass sie einander in parallelen Ebenen (43) gegenüberliegen.
Diese Anordnung erlaubt eine direkte Abfrage der Überwachung
der Materialverschlechterung über
induktive Kopplung durch eine geeignet eingestellte externe Einheit
(44), was die Notwendigkeit eines direkten elektrischen
Anschlusses überflüssig macht.
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6 bis 11 beziehen sich auf eine
besondere Ausführung
der Erfindung, die einen einstellbaren elektromagnetischen Retroreflektor
enthält.
Es ist jedoch offensichtlich, dass die Besonderheiten der Ausführung, die
sich auf die Herstellung strukturierter Textilmaterialien, externe
Anschlüsse
und die Einbettung von Dehnungssensoren beziehen, allgemein anwendbar
sind, und nicht auf diese besondere Anwendung der Erfindung beschränkt sind.
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Das Ausgangsmaterial für die Herstellung des
strukturierten metallischen Textilmaterials ist ein Polyestergewebe,
das mit einer dünnen
Schicht Kupfer beschichtet ist. Das Kupfer wird stromlos abgeschieden,
weswegen jede Einzelfaser elektrisch mit den umliegenden Fasern
verbunden ist. Dies macht es ideal für die übliche Verwendung als elektromagnetisches
Abschirmungsmaterial, lässt
es aber auch zu, dass die Metallisierung in durchgehenden Bahnen
(die nicht notwendigerweise parallel zu der Webrichtung des Textilmaterials
verlaufen müssen) strukturiert
wird, um so ein Material nach der Erfindung herzustellen. Zwei Herstellungsverfahren
sind entwickelt worden. Diese basieren auf selektivem Ätzen und
elektrochemischem Beschichten bestimmter Bereiche, die durch fotolithographische
Verfahren definiert werden.
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Die ersten Schritte sowohl beim selektiven Ätzen als
auch bei den elektrochemischen Beschichtungsverfahren sind im wesentlichen
gleich, z. B. müssen
die ausgewählten
Bereiche der Textilmaterials mit einem Material beschichtet werden,
das die Wirkung der nachfolgenden Prozesse auf diese bestimmten
Bereiche verhindert. Das Textilmaterial wird zuerst aufgespannt,
um eine ebene Oberfläche
zu erzeugen, die nicht geknittert ist oder Falten wirft. Bei den
ersten Untersuchungen wurde dies mit einem quadratischen Rahmen
von 50 cm erreicht, auf dem das Textilmaterial mit Klebstoff befestigt
wurde. Das aufgespannte Textilmaterial wurde dann mit einer flüssigen fotoempfindlichen
Emulsion beschichtet und 24 Stunden lang trocknen gelassen, um eine
undurchlässige
Schicht auf dem Textilmaterial zu erzeugen. Die Emulsion kann jedoch
durch selektive Belichtung mit ultraviolettem Licht und Entwickeln
in alkalischer Lösung
strukturiert werden. In diesem Beispiel arbeitet die Emulsion positiv,
das heißt,
dass die belichteten Bereiche entfernt werden, jedoch sind negativ
arbeitende Fotolacke leicht verfügbar
und ihre Verwendung bekannt. Es wurde positiver Fotolack gewählt, weil
er einfach anzuwenden und zu verarbeiten ist, und verglichen mit
einem negativen Äquivalent
eine bessere Auflösung
liefert.
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Die Leiterstruktur, die auf dem Textilmaterial benötigt wird,
wird mit einem CAD-Programm erzeugt. Die Struktur wird dann auf
eine UV-undurchlässige Emulsion
auf einen UV-durchlässigen
Film übertragen.
Dieser Film arbeitet als Fotomaske für die selektive Belichtung
der Struktur auf die fotoempfindlichen Emulsion auf dem kupferbeschichteten Textilmaterial.
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Die Fotomaske wird dann in engen
Kontakt mit der Oberfläche
der Emulsion auf das Textilmaterial gebracht und mit ultraviolettem
Licht belichtet. Dies ist ein ähnlicher
Prozess wie der, der in der Mikroelektronikindustrie verwendet wird,
obwohl die Toleranzen und Abmessungen in diesem Fall den Einsatz
eines leichten Kastens anstatt eines hoch präzisen Waferbelichters erlauben.
Das Textilmaterial wird dann in alkalischer Lösung gewaschen, um die Bereiche
zu entfernen, die dem UV-Licht ausgesetzt waren, und folglich das
Kupfer darunter freizulegen. Die kleinste Strukturgröße, die
mit dieser speziellen Ausrüstung
erreicht werden konnte, beträgt
ungefähr
250 μm.
Die Strukturgröße ist sowohl
durch die Belichtungsausrüstung
als auch durch die Gleichmäßigkeit/ Empfindlichkeit
der Emulsion sowie die Webart des Textilsubstrates begrenzt.
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Das erste der zwei alternativen Verfahren
zur Herstellung der strukturierten Textilien umfasst die selektive
elektrochemische Beschichtung dieser belichteten Bereiche unter
Verwendung des stromlosen Kupfers als Stromzufuhrleitung. Das strukturierte Textilmaterial
wird einfach als Anode in einer Standardanordnung zur elektrochemischen
Beschichtung verwendet, wobei saure Kupfersulfat-Lösung (100
g/ Liter) und ein Opferkathode aus Kupfer verwendet werden. Ein
Beschichtungsstrom von 40 mA pro Quadratmillimeter linearem Textilmaterial
wird verwendet. Dies ist ein leicht höhere Beschichtungsstromdichte,
als normalerweise für
die Beschichtung von ebenen Oberflächen verwendet wird, hauptsächlich aufgrund
der zusätzlichen
Fläche,
die durch die zylindrischen verwobenen Fäden hinzukommt. Das Kupfer
wird in einer Dicke von ungefähr
100 μm abgeschieden.
Nach der Beschichtung wird die fotoempfindliche Emulsion von dem
Textilmaterial entfernt, gefolgt von einer gründlichen Spülung in destilliertem Wasser,
um jegliche Rückstände zu entfernen.
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Das Textilmaterial wird dann in eine
schwache Lösung
von Ammoniumperoxodisulphat gebracht. Diese Lösung ätzt das Kupfer langsam von der
ganzen Fläche
des Textilmaterials herunter. Die dünneren, unbeschichteten Bereiche
werden innerhalb von ungefähr
zwei Minuten komplett entfernt, was nur die Metallisierung übrig lässt, die
sich in den isolierten strukturierten Bereichen des dickeren, elektrochemisch
abgeschiedenen Kupfers befindet.
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Die zweite Methode beruht ausschließlich auf
dem Ätzen
der Bereiche des Kupfers, die von der strukturierten fotoempfindlichen
Emulsion nicht geschützt
sind. Nach der Strukturierung wird das Textilmaterial einfach in
das oben beschriebene Kupferätzmittel gebracht,
bis die ungeschützten
Bereiche des Kupfers entfernt sind. Die Emulsion kann dann entfernt
werden, um wiederum das strukturierte Kupfer zurückzulassen.
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Der wesentliche Unterschied zwischen
den beiden Verfahren ist, dass im Fall elektrochemischen Beschichtung
die Löcher
im Fotolack die Form der Kupferbahnen annehmen, und im Fall des Ätzens die nach
dem strukturierten übrige
Emulsion die Form der Leiterbahnen annimmt. Dies wird am besten
klar, indem man die entsprechenden Fotomasken betrachtet, die in 6 gezeigt sind. Beide Verfahren liefern
die gewünschten
Ergebnisse, d. h. ein strukturiertes Textilmaterial, aber jedes
hat seine eigenen Vor- und Nachteile.
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Das elektrochemisch beschichtete
Textilmaterial ist vielleicht zuverlässiger, da es die Verbindung von
aneinandergrenzenden gewebten Fäden
durch die Bildung von Schichtbrücken
verstärkt.
Diese Brücken
stellen die Erzeugung der Leiterbahnen sicher und deren geringer
Widerstand bedeutet, dass sie einen einem größeren elektrischen Stromfluss
standhalten können.
Das dickere Kupfer führt
jedoch zu einer größeren interlaminaren
Fehlstelle im Verbundwerkstoff.
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Das geätzte Textilmaterial hat eine
minimale Kupferdicke, und auf diese Weise einen begrenzten Einfluss
auf die mechanischen Eigenschaften, wenn es in einen Verbundwerkstoff
eingebettet ist. Das ausschließliche
Vertrauen auf das stromlose Kupfer, um eine elektrische Leiterbahn
durch das Textilmaterial herzustellen, bedeutet jedoch, dass einige
Unterbrechungen auftreten können,
besonders bei schmaleren Bahnbreiten (< 300 μm). Dem kann vorgebeugt werden,
indem etwas Redundanz in den Entwurf der Schaltkreise eingebaut
wird. Bei der Herstellung des geätzten
Textilmaterials muss sehr darauf geachtet werden, das gesamte Textilmaterial
zu belichten und die Emulsion in den Bereichen zwischen den Leiterbahnen
restlos zu entfernen. Wenn dies fehlerhaft ausgeführt wird,
können
Kurzschlüsse
zwischen den separaten Einheiten auftreten.
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Wie oben beschrieben wurde, besteht
das herkömmliche
Verfahren zum elektrischen Anschließen aktiver Einheiten, die
in einer Verbundwerkstoffplatte eingebettet sind, darin, einen Draht
zwischen zwei Lagen hindurch zum Rand des Materials zu verlegen.
Die Einbettung eines strukturierten Textilmaterials, auf das ein
Schaltkreis gedruckt ist, in einen Verbundwerkstoff bedeutet, dass
die Leiterbahnen auf geordnete Weise und an einer vorher festgelegten
Stelle innerhalb des Materials sauber abgeschlossen werden können. Dies
ermöglicht
die Verwendung einer kontrollierten und vorhersagbaren Verbindungstechnik.
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Wenn das Textilsubstrat eingebettet
wird, wird seine Position im Laminat in Bezug auf einen Punkt in
der Platte notiert. Wenn das Platte dünn ist oder aus einem optisch
transparenten Harzsystem besteht, können die Endpunkte der Leiterbahnen leicht
lokalisiert werden, indem die Platte vor eine starke Lichtquelle
gebracht wird. Wenn die Platte optisch undurchsichtig ist, können die
Endpunkte lokalisiert werden, indem eine Schablone auf die Oberfläche des
Plattes gebracht wird, die auf die gleiche Position wie das Textilmaterial
in der Platte ausgerichtet ist.
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Ein Beispiel für eine geeignete Verbindung ist
in 7 illustriert. Sobald
die Endpunkte der Leiterbahnen lokalisiert wurden, werden an jedem Punkt,
an dem eine Verbindung zu einer Leiterbahn benötigt wird, Löcher mit
kleinem Durchmesser (< 500 μm) durch
die Vorderseite des Laminats (72) bis zur Tiefe des Textilmaterials
(73) gebohrt.
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Der Verwendung des beschichteten
Textilmaterials hilft bei diesem Vorgang, da die Metallpartikel in
den Spänen
sichtbar werden, sobald die Kupferbahn erreicht wird.
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Elektrische Verbindungen können hergestellt werden,
indem eine kleine Menge leitfähigen
Epoxydharzes in das Loch gefüllt
wird und ein dicker Draht eingeführt
wird. Das Platte kann dann in einem Ofen mit niedriger Temperatur
gebracht werden, um das Epoxydharz zu härten und den elektrischen Kontakt
herzustellen. Dieser Vorgang wird wesentlich verbessert, wenn die
Abstände
der Pfade so gewählt werden,
dass sie zur Teilung eines herkömmlichen vielpoligen
Verbinders passen, wie in 7 illustriert ist.
Die Gruppe von Löchern
(71) wird so gebohrt, dass sie mit den Verbindungsstiften
(75) des vielpoligen Verbinders (76) zusammenpassen.
Der Verbinder kann zusätzlich
etwas unterstützt
werden, indem er auf der Platte mit nichtleitendem Epoxy gesichert wird.
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Das Bohren von Löchern durch eine Verbundwerkstoffstruktur
schwächt
lokal die mechanischen Eigenschaften. Dieser Nachteil muss jedoch vor
dem Hintergrund der Kontaktierung einer Vielzahl von Einheiten betrachtet
werden, die in einem Bereich von vielleicht 10 m2 verteilt
sind, wobei alle von einem einzigen Verbinder stammen, der an einer günstigen
Stelle mit minimalen Ansprüchen
an die Struktur platziert werden kann.
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Als Beispiel und zu Testzwecken wurden zwei
Schaltkreise auf Textilmaterial, die mit kleinen (3 × 5 mm)
Dehnungssensoren aus Polyimidfolie verbunden sind, in einen Musterverbundwerkstoff
eingebettet, der aus textilem Glasfasermaterial besteht, das mit
Epoxydharz vorimprägniert
ist. Die Dehnungssensoren wurden mit leitfähigem Epoxydharz mit den Leiterbahnen
verbunden. Die Textillagen wurden so angeordnet, dass die Dehnungssensoren einander
in der Platte überlappen,
und die externen elektrischen Anschlüsse wurden mit den oben beschriebenen
Verfahren hergestellt. In diesem besonderen Fall wurden statt vollständiger vielpoliger
Verbinder nur Stifte in die Bohrlöchern eingebracht, um die mechanischen
Auswirkungen auf das relativ kleine Substrat zu minimieren. Ein
dritter externer Dehnungssensor wurde über den eingebetteten Sensoren
auf der Oberfläche
des Verbundwerkstoffes angebracht.
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Das Muster zu Testzwecken wurde dann
in eine mechanischen Testvorrichtung eingesetzt und die Ergebnisse
von jedem Dehnungssensor während dem
Aufbringen von variierenden Belastungsniveaus überwacht. Die Messergebnisse
der Dehnungssensoren sind in 8 gezeigt.
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Man kann sehen, dass jeder Dehnungssensor
vergleichbare Messergebnisse liefert. Dies bedeutet, dass man von
Dehnungssensoren, die in einen Verbundwerkstoff mit metallisiertem
Textilmaterial eingebettet sind, gültige Ergebnisse erhält.
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Ein weiteres Beispiel der Erfindung
ist in 9 dargestellt,
in der eine 250 × 250
mm2 große Platte
gezeigt ist, die eine Anzahl einzelner piezoelektrischer Elemente
enthält.
Die piezoelektrischen Elemente (93) bestehen aus PZT5H,
was eine piezoelektrische Standardkeramik mit ebenen Elektroden ist.
Jedes der Elemente hat die Abmessungen 100 × 5 × 0,25 mm3.
Zwei metallisierte Textilien (91) sind mit einer Anzahl
von Leiterbahnen (92) bestückt, die parallel angeschlossen
sind, wobei sie quer über
die Diagonale eines Quadrates mit einer Seitenlänge von 200 mm verlaufen. Diese
Textilien wurden benutzt, um die PZT-Keramik mit Hochspannung zu
versorgen.
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Die Textilien (91) wurden
in ein Platte eingebettet, die aus imprägniertem Glasfasermaterial
(94, 96) aufgebaut ist, und wie beschrieben mit
Leiterbahnen aus Kupfer (92) versehen. Die PZT-Elemente (93)
wurden mit einer durchgehenden Verbindungsleitung aus leitfähigem Epoxy
an die Kupferbahnen angeschlossen. In vorhergehenden Untersuchungen zeigte
sich, dass diese Verbindungsmethode die größten Ausschläge erzeugt.
Die imprägnierte
Lage (96), die zwischen den beiden Textilien liegt, wurde so
zugeschnitten, dass sie genau um die PZT Elemente herum passt. Diese
Lage verringert die Möglichkeit
von Kurzschlüssen
oder des Zusammenbruchs der Hochspannung zwischen den spannungsführenden
Textilien. Elektrische Verbindungen wurden aufgebaut, indem ein
einfacher zweipoliger Stiftverbinder (98) zu jeder der
Textillagen verwendet wurde, auf ähnliche Weise wie bei dem Verbinder, der
in 7 dargestellt ist.
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Der Gebrauch des bedruckten Textilmaterials
in dieser Ausführung
hat die bisher verwendeten Vorgänge
der Herstellung beträchtlich
vereinfacht. Das Beispiel ist eine einfache Veranschaulichung des
Einsatzes des leitfähigen
strukturierten Textilmaterials. Es ist offensichtlich, dass die
Technologie durch die Konstruktion einer ähnlichen Platte mit parallelgeschaltetem
PZT (um die zulässige Dehnung zu
erhöhen)
zusammen mit einem integriertem Überwachungssystem
umfassender genutzt werden kann. Die Verwendung von parallelgeschaltetem
PZT zieht eine Verdoppelung der Anzahl der Elektroden nach sich
und somit auch einen signifikanten Anstieg der Komplexität der betätigten Platte.
Wenn konventionelle Techniken angewendet werden, würde dies eine
Herausforderung an die Herstellung darstellen, wenn jedoch strukturierte
Textilien verwendet werden, ist nur eine einfache Änderung
im Entwurf der Struktur erforderlich.
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10 illustriert
einen dreiflächigen
Retroreflektor, der drei bewegliche Platten (101) aus glasverstärktem Polymerverbundwerkstoff
mit integrierten piezoelektrischen Aktuatoren aus PZT umfasst. Der Reflektor
steht für
eine maximale äquivalente
Radarrückstrahlfläche in rechtwinkliger
Position. Die gestrichelten Linien (102) stellen die Positionen
dar, die die Platten (101) einnehmen, wenn sie der Betätigung der
PZT-Aktuatoren folgen, um eine Krümmung der aktiven Platten für eine nicht-reflektierende
Einstellung hervorzurufen. Man kann feststellen, dass in der zuletzt
genannten Konfiguration die Platten als Folge der Deformationseigenschaften
des Aktuatormaterials nicht länger
eben sind, was Bewegung durch Krümmung
und Ausdehnung hervorruft, aber man stellt keine erheblichen ungünstigen
Auswirkungen auf den Betrieb der Reflektoren nach den oben ausgeführten Prinzipien
fest.
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Eine besondere Anwendung der Erfindung liegt
in dem Bereich der Identifikationssysteme von Landebahnen zur Unterstützung der
Landung von Flugzeugen bei schlechter Sicht. In den letzten Jahren
gab es viele Zwischenfälle
mit kommerziellen Flugzeugen, die beim Anflug auf einen Flugplatz
bei der Verwendung ihres Instrumentenlandesystems (Instrument Landing
System, ILS) die Orientierung verloren, und versuchten auf der Rollbahn
oder sogar auf Straßen
in der Umgebung zu landen. Dies stellt bei bestimmten modernen Flugplätzen mit
hoher Kapazität
ein besonderes Problem dar, wenn sie mit vielen parallel verlaufenden
Landebahnen arbeiten. Dies hat zu dem Wunsch nach der Entwicklung
von aktiven oder passiven Radarsystemen im Millimeterbereich für zivile
Flugzeuge geführt,
die als verbessertes Sichtsystem (Enhanced Vision System, EVS) bekannt
sind. Eine solche Ausrüstung
verwendeten entweder 35 GHz oder 94 GHz Frequenzen und eine Frontscheibenanzeige
(Head Up Display, HUD), um ein visuelles Bild des Flughafens und
der Landebahn zu erzeugen. Der Pilot kann das Flugzeug dann durch
die Anflugschneise herunterfliegen, auch bei extrem schlechten Wetterverhältnissen,
ohne sich auf das ILS verlassen zu müssen.
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Eine Reihe zweiflächiger Retroreflektoren (111)
wird entlang der Landebahn aufgestellt (11). Das System könnte genauso gut dreiflächige Reflektoren
enthalten. Wenn die Platten der Winkelreflektoren in einem rechtwinkligem
Verhältnis
angeordnet werden, zeigt der Reflektor eine große äquivalente Radarrückstrahlfläche. Ein
ankommendes Flugzeug (112) mit einem Radar-Sender-Empfänger im
Bug empfängt
stark reflektierte Signale, die entlang der Laufwege (114)
zurückgeworfen
werden und ein verbessertes Bild erzeugen, das für die Frontscheibenanzeigesysteme
geeignet ist, die oben beschrieben wurden. Der Betrieb der Aktuatormechanismen
zur Erzeugung einer Abweichung der Platten ermöglicht, dass sie ein- oder
ausgeschaltet werden können,
und dass sie sogar dazu eingerichtet werden können, auf jede Variation im
Anflugwinkel der ankommenden Flugzeuge zu reagieren. Es wäre klar von
Vorteil, wenn nur die freigegebene Landebahn identifiziert würde, da
zu viele Informationen eine Interpretation des Bildes schwierig
machen. Dies ist besonders bei Flughäfen mit hohem Verkehrsaufkommen
der Fall, die mehr als eine sequentiell betriebene parallele Landebahn
haben. Die Anwendung der Erfindung bei den beschriebenen Identifikationssystemen
der Landebahn ermöglicht
eine solche selektive Identifikation durch passive Reflektoren.
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Bei Wellenlängen im Millimeterbereich und unter
Berücksichtigung
der EVS-Systeme für
zivile Flugzeuge erreicht die handhabbare Ablenkung schnell den
ersten Nullwert, ohne eine besonders große Platten zu benötigen. Zum
Beispiel reduziert sich das Profil der Rückstrahlung eines zweiflächigen 100
mm-Reflektors bei einer Ablenkung von 3.45° bei 35 GHz und bei einer Ablenkung
von 1.30° bei
94 GHz auf einen ersten Nullwert.
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Ein weiteres Beispiel für die Verwendung
des schaltbaren Retroreflektors liegt darin, ein passives digitales
Gerät zur
Signalgebung im Radiofrequenzbereich zur Verfügung zu stellen. Der Reflektor
wird zwischen seiner rechtwinkligen „Ein"-Einstellung und seiner „Aus"-Einstellung nach
einem vorher festgelegten Muster hin- und hergeschaltet, das einem geeigneten
Nachrichtenübertragungssystem
(wie etwa dem Morse-Alphabet) entspricht. Die Nachricht ist folglich
nur für
einen entfernten Beobachter wahrnehmbar, der den Reflektor mit einem
Radarsignal mit geeigneter Frequenz abfragt, aber sie wird nicht als
solche gesendet.
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Für
Fachleute in der Technik der Radarsignalübermittlung und reflexion werden
andere Anwendungen der Erfindung offensichtlich sein