Wegweisend: Optisys reduziert mit 3D-Druck und Simulationssoftware Gewicht, Materialverbrauch und Kosten für Antennenteile um bis zu 95 %

Das im US-Bundesstaat Utah ansässige Unternehmen Optisys hat das Herstellungsverfahren für Metallantennen überarbeitet und nutzt für die Fertigung der Einzelteile oder auch der kompletten Antenne nun Metall-3D-Drucker von Concept Laser. Optisys konnte damit seinen gesamten Produktions- und Kostenplan erheblich optimieren.

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Mit dem 3D-Druck hat es Optisys geschafft, sowohl die Anzahl der Teile, deren Gewicht, die Durchlaufzeiten und auch die Herstellungskosten von Antennen zu verringern. Optisys kombiniert hier die additive Fertigungstechnologie mit neuen Simulationswerkzeugen, um so HF-Antennen und dazu benötigte Komponenten zu konstruieren, die sich bislang nicht realisieren ließen.

In nahezu allen kommerziellen und militärischen Flugzeugen, aber auch in Satelliten, UAVs und in Boden-Terminals werden Antennen benötigt. Optisys ist aber der Ansicht, dass sie in der Regel zu schwer sind, vor allem die in der Luft- und Raumfahrt genutzten HF-Antennen.

Im Rahmen einer Partnerschaft mit dem US-Software-Unternehmen ANSYS wurde jetzt eine alternative Methode gefunden, die es ermöglicht, die Komponenten mit Hilfe einer Simulationssoftware und dem Einsatz eines 3D-Druckers zu fertigen und so das Gewicht der Komponenten um bis zu 95 Prozent zu reduzieren.

X-Band SATCOM Array Antenne (XSITA)
Dieses Modell einer X-Band SATCOM Integrated Tracking Array Antenne (XSITA) wurde mit einem 3D-Drucker hergestellt. (Bild: © optisys.tech)

Um die neue Methode zu validieren, stellte Optisys zu Demonstrationszwecken eine X-Band SATCOM Integrated Tracking Array Antenne (XSITA) her. Im Ergebnis dessen konnte Optisys die Anzahl der Teile von mehr als 100 durch eine integrierte Montage auf 1 Teil reduzieren. Die Durchlaufzeiten haben sich von 11 auf 2 Monate reduziert, während die Produktionskosten um mindestens 20 Prozent sanken.

Der COO des Unternehmens, Robert Smith, äußerte sich zur neuen Fertigungsmethode folgendermaßen:

„Wir berücksichtigen die gesamte Systemfunktionalität, vereinen viele Teile zu einem und reduzieren sowohl die Entwicklungs- als auch die Fertigungsvorlaufzeiten auf nur wenige Wochen. Das Ergebnis sind radikal verbesserte Größen und Gewicht zu niedrigeren Kosten.“

Einsatz in der Luft- und Raumfahrt

Gerade die Luft– und Raumfahrttechnik profitiert vom 3D-Druck, beispielsweise durch leichtere Materialien, die kostengünstigere Produktion und die effektivere Ausnutzung von Ressourcen. Optisys hat vor, die 3D-gedruckten Antennen zukünftig an Satelliten anzubringen, die ebenfalls zumindest teilweise aus 3D-gedruckten Teilen bestehen. Vor allem Antennenhalter werden aktuell mittels 3D-Druck hergestellt.

„Wenn wir mehrere Antennenkomponenten in einem einzigen Teil entwerfen, reduzieren wir den gesamten Einfügungsverlust der kombinierten Teile. Und weil unsere Antennen so viel kleiner sind, senkt sich auch der Einfügungsverlust drastisch, trotz der höheren Oberflächenrauhigkeit des AM-Baus, für eine ähnliche oder sogar bessere HF-Leistung als bei herkömmliche Baugruppen“, so Smith weiter.

Optisys hat mehrere Patente angemeldet und hofft, zukünftig mit mehr Luftfahrtunternehmen und Akademikern zu arbeiten, um die Verwendung der additiven Fertigung gerade in diesem Sektor voranzutreiben.

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