Il caso Optisys LLC

Con la stampa 3D l’antenna satellitare passa da 100 diverse parti a una sola!


Uno dei punti di forza della stampa in 3D dei metalli è la capacità di consolidare le parti.

Grazie alla libertà di progettazione offerta dalla stampa 3D, è possibile ignorare fattori tipici della produzione industriale a sottrazione di materiale, percorsi degli strumenti, sottosquadri e accessi agli assiemi, consentendo la produzione di assiemi completi realizzati in una singola parte stampata in 3D.

 

Riducendo il numero di parti, è possibile ridurre sia i requisiti di manutenzione che quelli di assistenza. 

Company: Optisys


Location: Utah, USA


Prodotto: Antenne in metallo stampate in 3D


Industria: Antenne radio e satellitari


Perché Network 3D? Peso ridotto, integrazione di parti multiple, riduzione assemblaggio manuale, flessibilità nel design e nella produzione di piccole o grandi serie.


Risultato: Riduzione costi e tempi, design ad hoc, integrazione.


Materiali utilizzati: Stampa 3D di metalli

“Stiamo creando strutture che semplicemente non era possibile produrre prima”

Optisys LLC è un fornitore di prodotti di micro-antenna per applicazioni aerospaziali e di difesa ad alte prestazioni. Un recente progetto ha riguardato una riprogettazione completa di un complesso di antenne a tracciamento direzionale ad ampia larghezza di banda, noto come Array Monopulse 4 × 4 in banda Ka. Optisys ha eseguito internamente ogni aspetto del lavoro di progettazione e ha stampato il componente in un unico pezzo su una macchina SLM, Selective Laser Melting.

 

I sistemi di antenne di produzione realizzati con metodi convenzionali, come la brasatura e l’immersione a scarica elettrica (EDM), richiedono un processo complesso a più fasi che può richiedere una media di otto mesi di sviluppo e da tre a sei in più di tempo di costruzione.

“Le aziende nello spazio commerciale e militare sono sotto pressione per tempi di consegna più brevi, peso più leggero e antenne più piccole“, afferma Clinton Cathey, CEO di Optisys. “Combinando la simulazione di progettazione RF, l’ingegneria meccanica e l’ottimizzazione del sistema focalizzata su AM (modulazione di ampiezza), forniamo antenne in metallo stampate in 3D a dimensioni, peso, tempi di consegna, numero di pezzi e costi notevolmente ridotti con prestazioni RF uguali o migliori dei sistemi fabbricati convenzionalmente. Stiamo creando strutture che semplicemente non era possibile produrre in passato.”

Il disegno originale dell’antenna formata da più di 100 parti diverse

“Il metallo stampato in 3D ha le stesse proprietà dei metalli forgiati”

Con la stampa 3D è possibile utilizzare una gran varietà di metalli. Per le antenne si preferisce l’alluminio, a causa della conduttività superficiale, del peso ridotto, della resistenza alla corrosione e della resistenza sotto shock e vibrazioni.

La ricerca di Optisys ha rilevato che le parti metalliche stampate in 3D avevano le stesse proprietà meccaniche di un pezzo solido di materiale lavorato. Optisys ha anche scoperto che le parti stampate avevano lo stesso coefficiente di espansione termica (CTE) dei metalli forgiati che offrono una migliore stabilità rispetto ai gradienti di temperatura rispetto ai componenti in plastica RF.

 

Il direttore esecutivo Robert Smith, M.E. ha spiegato che “il metallo stampato in 3D ha praticamente le stesse proprietà di un pezzo solido dello stesso materiale per le prestazioni RF”. “Strutturalmente i prodotti sono stati testati in ambienti di vibrazione rigorosi e hanno anche lo stesso coefficiente di espansione termica (CTE) dei metalli lavorati”.

 

Il consolidamento delle parti tramite AM fornisce anche numerosi vantaggi a valle, afferma Smith. “La riduzione del numero di parti riduce anche il montaggio e la rilavorazione. È più facile aggiungere funzionalità a un design esistente, più facile assemblare i componenti finiti e, a lungo termine, quando si hanno meno parti si fanno meno test, meno manutenzione e assistenza.” 

L’antenna satellitare finita, prodotta usando DMLS, può stare nel palmo di una mano. Immagine per gentile concessione di Optisys LLC

 

Optisys ha poi condotto un’analisi della redditività sul modo in cui il loro pezzo di prova delle antenne a microonde ridisegnato è stato confrontato con un progetto legacy prodotto con i metodi tradizionali. I risultati dello studio sono presentati nella Tabella 24.1. 

Tabella 24.1 – Un riepilogo delle prestazioni migliorate dell’antenna satellitare

RIDUZIONE “SWaP” (Size, Weight and Power)

Uno dei principali vantaggi della stampa in metallo 3D è la riduzione “SWaP” (dimensione, peso e potenza). Ora è possibile progettare il sistema in modo da ridurre notevolmente il numero di componenti, connessioni, lunghezza della guida d’onda e peso del sistema. Si può stampare praticamente qualsiasi geometria interna o esterna senza dover tagliare il prodotto in più parti.

RISPARMIO DI COSTI con la stampa 3D dei Metalli

Ridurre i costi non ricorrentiMeno tempo di progettazione con design altamente personalizzati.

Ridurre i tempi implementando Design For Manufacturability / Assembly (DFMA) nel prodotto.

Riduci i costi ricorrentiRidurre il numero di parti riduce l’assemblaggio e la rilavorazione.

Facile aggiungere funzionalità al design esistente.Minori test, manutenzione e assistenza per meno parti.Design per facilità di montaggio.Ridurre processi estremamente costosi come EDM (Electrical Discharge Machining).Minori costi di inventario.La riduzione del peso abbassa i costi di sistema, il sistema può utilizzare componenti più piccoli.

• Ridurre i costi non ricorrenti

○ Meno tempo di progettazione con design altamente personalizzati.

○ Ridurre i tempi implementando Design For Manufacturability / Assembly (DFMA) nel prodotto.

 

• Riduci i costi ricorrenti

○ Ridurre il numero di parti riduce l’assemblaggio e la rilavorazione.

○ Facile aggiungere funzionalità al design esistente.

○ Minori test, manutenzione e assistenza per meno parti.

○ Design per facilità di montaggio.

 

• Ridurre processi estremamente costosi come EDM (Electrical Discharge Machining).

• Minori costi di inventario.

• La riduzione del peso abbassa i costi di sistema, il sistema può utilizzare componenti più piccoli.

Riduzione del peso tramite la stampa 3D dei metalli

Processi di stampa 3D utilizzabili

Manifattura Additiva (AM), Fusione laser in letto di polvere / Laser Powder Bed Fusion (L-PBF), Sinterizzazione laser diretta / Direct Metal Laser Sintering (DMLS), e Fusione laser selettiva / Selective Laser Melting (SLM). 

Disclaimer: Questo articolo è stato visto la prima volta e ripreso in italiano da 3DHUBS.com (https://www.3dhubs.com/blog). Le foto e i testi sono proprietà di ©Optisys LLC e ©3DHUBS.

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