克服5G網絡障礙，使用3D打印陶瓷天線
以色列的Xjet將金屬打印的技術“復制”到陶瓷材料的打印方面上，納米級別的陶瓷顆粒均勻的“懸浮”在打印“油墨”中，在高溫下粘結在一起，經過后期的燒結處理，達到緊致的內部結構和光潔的表面質量。
那么這種陶瓷3D打印技術的應用場景是什么呢？
圖片：Xjet設備
打印技術與材料技術的結合
近日，特拉華大學（UDEL）安裝了XJet的Carmel 1400 增材制造系統，該系統將用于3D打印陶瓷天線技術 – 稱為無源光束轉向 – 以解鎖5G網絡應用。據稱，Carmel 1400 AM系統非常適合生產小巧、輕便且經濟高效的5G天線。
一般來說，推出5G網絡一直是一項挑戰，因為它的信號比3G或4G網絡對干擾更敏感。這意味著為了實現更快的5G網絡，需要更多的天線來維持連接。而現有天線昂貴，是5G網絡擴展的一個很大的障礙。
因此，3D打印更便宜但性能更高的天線，這可能會改變游戲規則。
UDEL的研究小組還開發了一種用于設計5G天線的專用軟件，然而其設計的復雜性和嚴格的材料特性使得研究小組發現制造是另外一項挑戰，最后通過XJet獨特的NPJ技術為團隊面臨的挑戰提供了可行的解決方案。
jet解決了研究小組在實現材料特性和幾何特征所必需的兩方面需求。據中國3D打印網了解，Xjet的NPJ技術能夠實現每個通道內壁的細節特征，具有保持波方向所需的精度和平滑度。尤其是XJet的陶瓷是一種各向同性，100％密度的陶瓷，具有正確的介電常數，不會“吸收”和削弱信號。這對于5G天線來說尤為重要，因為任何微小的容差變化都可能導致信號轉移到錯誤的位置。
UDEL進的研究還得到了揚斯敦州立大學（YSU）的進一步支持，YSU使用XJet陶瓷3D打印技術在密度，各向同性和介電常數方面發現了類似的結果。研究人員發現晶體結構幾乎是均勻的，介電常數很高，而損耗角正切很低。根據YSU，這為包括天線，透鏡和濾光片在內的各種微波器件的3D打印應用開辟了潛在市場。YSU用這種材料制作了兩個簡單的介質諧振器天線，測試結果表明材料特性確實可以滿足需求。
除了文中介紹的3D打印天線，在陶瓷3D打印機的利基市場中，XJet的NanoParticle Jetting（NPJ）技術還獲得了其他的應用。例如，醫療技術公司Marvel MedTech安裝了Xjet的3D打印設備，打印用于乳腺癌預防治療的陶瓷部件。
Review
陶瓷漿料的粒徑、pH值、顆粒分布、粘度和添加劑都直接影響打印效果，加大了陶瓷漿料制備的困難度，陶瓷3D打印技術發展與材料制備技術的發展密切相關。但由于陶瓷3D打印技術可直接打印具有復雜結構的陶瓷零件，因此陶瓷3D打印技術仍具有無可替代的優勢及應用價值。
除了以色列Xjet 公司基于材料噴射工藝的納米陶瓷射流3D打印技術，光固化3D打印是市場上最常見的陶瓷3D打印技術，原理是通過光固化3D打印設備對混合著陶瓷顆粒和光敏樹脂的漿料進行固化成形，打印完成后再將陶瓷打印件進行脫脂、熱處理，得到具有最終性能和尺寸的致密陶瓷件。Lithoz、3DCeram、博力邁等公司是這個領域的代表性企業。
在應用中，雖然同樣是使用光固化3D打印技術，但制造出的陶瓷件性能卻可能截然不同，這與陶瓷漿料配方密切相關。大多數陶瓷 3D 打印機限于”氧化物陶瓷材料”低熔點陶瓷打印，但也有一些陶瓷漿料配方是高溫陶瓷，美國HRL實驗室就發明了可兼容與光固化3D打印的預制陶瓷漿料配方，這種材料在3D打印后經過過火可以生成致密的陶瓷部件。它使能夠產生任意多邊形陶瓷部件，強大且無溫度彈性，陶瓷表面無任何加工，不需鑄造或嵌塞，HRL 的陶瓷材料使陶瓷光固化3D打印技術能夠用于開發耐高溫的航空航天零部件。
除了光固化3D打印技術，還有幾種技術也可以制造陶瓷材料，以德國voxeljet-維捷的粘結劑噴射3D打印技術為代表，目前voxeljet-維捷還將他們的陶瓷3D打印技術用來制作鑄造過程用的陶瓷芯。英國化學巨頭莊信萬豐（JM）也在應用粘合劑噴射陶瓷3D打印技術。此外，德國Fraunhofer陶瓷技術和IKTS 系統研究所研發了一種將陶瓷粉末與熱塑性粘合劑混合，并通過打印機熔化粘合劑，以液滴形式沉積下來的陶瓷3D打印技術。
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