Un gruppo di ricercatori ha sviluppato un nuovo sistema per produrre le componenti cruciali di un radar attraverso la stampa 3-D.
di Mike Orcutt
Alla crescente lista di strane ma utili applicazioni della stampa 3-D possiamo oggi aggiungere una tecnologia radar.
La stampa di componenti elettroniche per sofisticati sistemi radar su pellicole di plastica permetterebbe non solo di ridurne il costo ma incrementarne la versatilità, con ovvi benefici per le applicazioni militari e quelle civili, quali radar per il monitoraggio delle condizioni meteo e vetture autonome. Una delle sfide più importanti per la stampa di componenti elettroniche in grado di gestire elevate frequenze radio sta nella necessità di sviluppare nuovi “inchiostri” dotati delle giuste proprietà elettriche.
Alcuni ricercatori di un laboratorio dell’Università del Massachusetts, Lowell, sponsorizzato dalla Raytheon, sostengono di aver sviluppato una soluzione: un nuovo “inchiostro funzionale” che avrebbero utilizzato per stampare dispositivi in grado di essere sintonizzati per la trasmissione o la ricezione di precise frequenze radio, una funzione essenziale dei radar. I dispositivi radar operano trasmettendo onde radio e rilevando i segnali che ritornano dopo aver colpito un oggetto lungo il loro percorso.
Il nuovo inchiostro è fondamentale per la stampa di una specifica tipologia di condensatore denominata varactor. I ricercatori ritengono che il loro sia il primo ad essere stato interamente stampato. Si tratta di una componente elettrica essenziale per alcuni dispositivi sintonizzabili utilizzati nei sistemi radar militari, nei sistemi anticollisione delle automobili e nelle torri cellulari.
Uno di questi dispositivi, denominato sfasatore, serve a virare elettronicamente il raggio del cosiddetto sistema radar “phased-array”. Un altro dispositivo stampabile grazie al nuovo inchiostro è la superficie selettiva in frequenza – un filtro che può bloccare o lasciar passare precise frequenza di una radiazione elettromagnetica. Questi filtri impediscono a radiazioni indesiderate di disturbare il sistema radar e possono anche essere utilizzate per schermare un particolare ambiente, come ad esempio un ospedale.
La possibilità di stampare questi sistemi potrebbe portare a processi produttivi più rapidi ed economici rispetto a quelli in uso oggi, spiega Christopher McCarroll, co-direttore del Raytheon UMass-Lowell Research Institute. L’ostacolo principale, finora, era la necessità di utilizzare a materiali che comportano elevate temperature di lavorazione, aspetto non compatibile con la plastica.
I ricercatori hanno già sviluppato inchiostri conduttivi, al cui interno si possono trovare spesso delle nanoparticelle metalliche, che possono essere prodotti a temperature relativamente basse (vedi “Energia di stampa”). Per portare allo sviluppo di dispositivi sintonizzabili per i sistemi radar, gli inchiostri devono contenere materiali dotati di particolari proprietà elettriche che possano essere regolate applicando una corrente elettrica.
L’inchiostro sviluppato dai ricercatori della Raytheon e della UMass-Lowell è composto da minuscole particelle di un materiale simile che si trova sospeso in un polimero termoplastico. Il nuovo inchiostro può essere stampato e lavorato a temperature sufficientemente basse da renderlo compatibile con certe plastiche. Per realizzare i due dispositivi, il gruppo utilizza una stampante aerosol-jet che sfrutta dei flussi di gas per deporre con precisione un inchiostro conduttivo, composto da argento, ed un’altra stampante che si affida invece a minuscole vibrazioni per depositare il nuovo inchiostro.
I ricercatori stanno ancora sperimentando con i propri materiali e dispositivi. Stanno anche esplorando soluzioni per abbinare i dispositivi stampati ai potenti chip che sono fondamentali per i sistemi radar. Stando a McCarroll, il “sogno” è riuscire a stampare l’intero sistema radar, ma il prossimo traguardo, intanto, sarà sviluppare efficienti processi che consentano di ottenere un sistema finito abbinando le componenti stampate a quelle realizzate con i convenzionali processi produttivi.
(MO)
