یک چیز که پرینت سه بعدی به طور ویژه خوب انجام می دهد ساخت چیزهای کوچک است. من فقط در مورد پرینترهای با رزولوشن بالا که قادر به پرینت در ابعاد نانو هستند صحبت نمی کنم، اگرچه این نوع پرینترها کارهای خارق العاده ای انجام می دهند. من همچنین به توانایی این تکنولوژی در کاهش اجزاء مجزای یک قطعه ی پیچیده اشاره دارم. با استفاده از این تکنولوژی می تواند قطعات بسیار پیچیده را به صورت یک قطعه ساخت.
آنتن ها می توانند به صورت چشمگیری از چیزی که دیده می شوند بزرگتر باشند، برای مثال، قطعات باریک فلز که از کاپوت های ماشین بیرون می آیند. آنتن های با کاربرد سنگین و پر اهمیت، مانند آنهایی که در هواپیماها و فضاپیماها، ارتباطات ماهواره ای، و اهداف نظامی استفاده می شوند، به دلیل تعداد قطعات RF پیچیده که برای تامین منبع تغذیه ی آنها مورد نیاز هستند، می توانند نسبتا بزرگ و سنگین باشند. بردار تک پالس جهت دار 4*4 باند Ka، یک بردار آنتن مسیریابی جهت دار با پهنای باند بالا که برای هواپیماها استفاده می شود، یک قطعه ی پیچیده است که از 100 قسمت تشکیل شده است. یا می توان گفت تشکیل می شد- با طراحی مجدد و پرینت سه بعدی آن، تولید کننده ی آنتن به نام Optisys قادر بود که آن را به یک قطعه ی واحد کاهش دهد که در یک کف دست جا می شود.
Clinton Cathey، مدیر اجرایی شرکت Optisys، می گوید: شرکت های در حوزه ی تجاری و نظامی تحت فشار هستند تا زمان ساخت پروژه ها و تجهیزات مورد نظرشان را کاهش دهند و آنتن هایی با اندازه های کوچک تر و سبک تر بسازند. با ترکیب شبیه سازی طراحی RF، مهندسی مکانیکی، و بهینه سازی سیستم متمرکز بر AM، ما آنتن های پرینت شده ی فلزی در ابعاد بسیار کوچکتر، سبک تر، زمان ساخت سریعتر، تعداد قطعات کمتر و ارزانتر، با عملکر RF بهتر یا مشابه نسبت به سیستم های تولید شده با روش های رایج، تولید می کنیم. در حال حاضر ما سازه هایی می سازیم که قبلا قابل به ساخت آنها نبودیم.
بردار آنتن باید به طور کامل طراحی مجدد می شد و به یک قطعه ی واحد تبدیل می شد. زمانی که کار طراحی مجدد تکمیل شد، شرکت Optisys آن را با استفاده از یک پرینتر سه بعدی Concept Laser پرینت کرد.
Cathey می گوید: این پرینتر که بر پایه ی ذوب پودر است، برای این کاربرد فوق العاده است زیرا رزولوشن بسیار بالایی برای آنتن هایی که در محدوده ی یک تا یکصد گیگاهرتز RF کار می کنند (محدوده ای که بیشتر کاربران در آن کار می کنند) را نتیجه می دهد.
کاهش تعداد و اندازه ی قطعات تنها مزیتی نبود که شرکت Optisys به دلیل آن اقدام به پرینت این آنتن کرد. روش های رایج تولید آنتن ها از قبیل Monopulse Array می توانند به صورت میانگین هشت ماه وقت صرف کنند تا طراحی و توسعه داده شوند، به علاوه سه تا 6 ماه بیشتر برای زمان ساخت. با استفاده از پرینت سه بعدی، شرکت Optisys قادر بود تا این زمان را به دو ماه کاهش دهد. به علاوه، هزینه های تولید 20 تا 25 درصد کاهش داده شدند و هزینه های غیرتکرار شونده به میزان 75 درصد کاهش داده شدند. وزن محصول تا 95 درصد کاهش پیدا کرد.
Robert Smith, M.E، مدیر اجرایی Optisys، می گوید: پیشنهاد منحصربه فرد ما این است که هرچیزی را به صورت مجدد از دید تکنولوژی additive manufacturing طراحی مجدد کنیم. ما عملکرد سیستم کلی را مورد توجه قرار می دهیم، خیلی از قطعات را با هم ترکیب می کنیم و به یک قطعه ی واحد تبدیل می کنیم، و زمان طراحی و ساخت آن را به چهد هفته کاهش می دهیم. نتیجه به طور چشمگیری اندازه و قیمت را کاهش می دهد.
علاوه بر چیزی که پروژه ی آزمایشی ما نشان داد، پرینت سه بعدی مزیت های دیگری را نیز عرضه می کند. وقتی که قطعات مختلف آنتن را به یک قطعه ی واحد ادغام می کنیم، ما تلفات توان کلی قطعات را کاهش می دهیم. و به دلیل اینکه آنتن های ما بسیار کوچکتر هستند، علیرغم ناهموار بودن سطح ساختمان AM، تلفات توان به مقدار بسیار زیادی کاهش پیدا می کند، و در مورد عملکرد RF نسبت به روش های سنتی بهتر و یا مشابه است.
اگرچه شرکت Optisys به وسیله ی پرینتر Concept Laser خود، قادر به پرینت با فلزات مختلف هستند، آنها تمایل دارند که از آلومینیوم، به دلیل رسانایی و استحکام سطح آن هنگامی که در معرض لرزه و تنش قرار می گیرد، برای آنتن استفاده کنند. آن همچنین سبک است و در برابر زنگ خوردگی مقاوم است.
Smith می گوید: فلز پرینت شده در واقع همان ویژگی هایی را، برای عملکرد RF، دارد که یک قطعه ی واحد یا مواد یکسان دارد. از نظر ساختار و سازه این محصولات در محیط های بسیار لرزان آزمایش شده اند و ویژگی های آنها مانند فلزات چکش خورده بوده است. این محصولات دارای پایداری بیشتری در قرار گرفتن در دماهای مختلف، نسبت به قطعات RF پلاستیکی هستند.
براساس گفته ی Smith، additive manufacturing مزایای بسیار زیادی در استفاده های بلند مدت دارد- اضافه کردن ویژگی های جدید به طراحی سه بعدی موجود ساده تر است، همچنین مونتاژ کردن قطعات آماده نیز راخت تر انجام می شود. البته در صورتی که چیزی را به صورت یک قطعه ی واحد پرینت کنید نیازی به موناژ کردن نخواهد داشت. نگهداری کمتری نیاز خواهد داشت زیرا از قطعات کمتری تشکیل شده است.
تیم شرکت Optisys تجربه ای بالغ بر 60 سال در ارتباطات ماهواره ای، طراحی RF، ارتباطات مسیر دید مستقیم و طراحی مکانیکی، دارد. براساس گفته ی Cathey، این تیم سال ها برای توسعه ی پکیج تکنولوژی بهبود سیستم آنتن زمان صرف کرده است. همه ی طرح ها از طریق شبیه سازی اعتبارسنجی می شوند و با فرکانس های هوافضا مورد آزمایش قرار می گیرند. شرکت Optisys چندین مجوز ثبت اختراع دارد و در حال تلاش برای گسترش دارایی ها و سهام خود است؛ آنها در حال حاضر در حال مذاکره با چندین شرکت هوافضای برتر و موسسه های دانشگاهی هستند.