Des antennes plus légères grâce à l’impression 3D : une méthode d’avenir ?

Alors que nos modes de communication sont devenus sans fil, qu’internet a explosé et que les applications aérospatiales se multiplient, le besoin en antennes efficaces et légères est devenu urgent. La 5G et la 6G ont accéléré cela et les acteurs du secteur doivent trouver des solutions pour produire plus vite, mieux, le tout en réduisant les coûts. Face à de tels défis, la fabrication additive pourrait apporter des éléments de réponse étant donné sa flexibilité et les géométries qu’elle peut produire. C’est en tout cas ce qu’a étudié une équipe de chercheurs menée par Xiaoyu (Rayne) Zheng, professeur associé au département de science et d’ingénierie des matériaux de l’université de Berkeley. Ils ont développé une plateforme de fabrication additive qui permettrait de concevoir des antennes complexes le plus rapidement possible. 

Une récente étude publiée par Mordor Intelligence montrait que le marché des antennes devrait atteindre 34,24 milliards USD d’ici 2029 soit une croissance annuelle de 7,8 % sur la période analysée (2024-2029). On le sait, elles sont de plus en plus nombreuses car nécessaires pour communiquer. En effet, ce sont des composants présents dans tous les équipements radio capables de transmettre et recevoir de l’énergie sous forme d’ondes électromagnétiques. On parle ici de l’internet des objets, de la 5 et 6G, de certaines communications par satellites, etc. Ces composants doivent être le plus petit et léger possible, tout en étant performant et rapide. Le plus souvent, ils sont fabriqués par usinage mais les technologies 3D intéressent de plus en plus notamment grâce à l’intégration de structures lattices qui peuvent considérablement réduire le poids final de l’antenne.  

Antennes et impression 3D 

Le recours à la fabrication additive pour la production d’antennes a certaines limites. Les procédés qui existent actuellement sur le marché ne permettent pas de mélanger certains matériaux – il faut typiquement choisir entre une antenne entièrement diélectrique ou entièrement métallique. Par conséquent, certaines applications ne peuvent pas être réalisées. Et quand il est possible de les mélanger, il faut alors passer par des étapes de post-traitement très lourdes ou par des parcours outils et substrats qui rendent difficiles la pleine utilisation de la fabrication additive. En résumé, les solutions actuelles ne sont pas suffisantes. 

C’est donc face à ce constat que Zheng et son équipe ont développé une nouvelle plateforme d’impression 3D. Il explique : “Nous présentons l’impression 3D programmée multi-matériaux comme une plateforme polyvalente et universelle pour la production rapide de presque tous les types de systèmes d’antennes 3D.” Qu’ont-ils fait concrètement ? Baptisé “Charge programmed deposition”(CPD), il s’agit d’un processus qui contrôle la polarité de la charge grâce à l’impression multimatériaux de photomonomères. L’équipe s’appuie sur la stéréolithographie pour déposer des photopolymères à différents endroits, créant ainsi une sorte de mosaïque 3D. Ces photopolymères viendront attirer les ions métalliques déposés par placage métallique sur la structure 3D dans un second temps. Cela offre la possibilité de contrôler la conception de l’antenne finale.  

L’équipe ajoute : “Le CPD permet essentiellement toute structure 3D complexe, y compris des réseaux complexes, et a démontré le dépôt de cuivre avec une conductivité presque intacte, ainsi que des matériaux magnétiques, des semi-conducteurs, des nanomatériaux et des combinaisons de ces derniers .” Elle se penche sur la création d’antennes complexes mais souhaite aller encore plus loin, l’objectif étant de rendre le processus de fabrication plus rapide et facile. Vous pouvez retrouver davantage d’informations dans l’étude publiée ICI.

Que pensez-vous de l’utilisation de l’impression 3D dans la production d’antennes ? N’hésitez pas à partager votre avis dans les commentaires de l’article. Vous êtes intéressés par l’actualité de l’impression 3D dans l’aérospatiale et la défense ? Cliquez ICI. Vous pouvez aussi nous suivre sur Facebook ou LinkedIn !