Antena adaptativa de Nitinol impresa en 3D abre nuevas posibilidades para la investigación militar y espacial

Las antenas son esenciales para las comunicaciones inalámbricas, la navegación, los radares, la radiocomunicación y la ciencia. Su función principal es recibir o transmitir ondas electromagnéticas. Hasta ahora las antenas eran rígidas e inflexibles, algo que estaría a punto de cambiar cambiar gracias a un proyecto de investigadores del Laboratorio de Física Aplicada Johns Hopkins (APL), en Baltimore. El proyecto comenzó en 2019 y el objetivo era desarrollar tecnologías 3D y aleaciones con memoria de forma para antenas que puedan deformarse de forma independiente en función de los cambios de temperatura. Las antenas impresas en 3D contribuirían al futuro de la investigación militar y espacial.

La innovadora antena impresa en 3D está diseñada para adaptarse dinámicamente a una gama más amplia de radiofrecuencias y sustituir a las antenas tradicionales gracias a su mayor flexibilidad. La idea del proyecto partió de Jennifer Hollenbeck, que se inspiró en la serie de ciencia ficción «The Expanse». En esta serie, los alienígenas utilizan tecnología orgánica para cambiar de forma. Ella explica: «He trabajado con antenas en mi carrera y he luchado con las limitaciones que conlleva su forma fija. Sabía que APL tenía la experiencia necesaria para crear algo diferente». La antena se imprimió en 3D a partir de una aleación de níquel y titanio, también conocida como Nitinol, una de las aleaciones con memoria de forma más conocidas. Esto significa que la aleación puede recuperar su forma original tras la deformación cuando se calienta a una temperatura determinada, lo que resulta ideal para aplicaciones en las que los materiales deben adaptarse a condiciones cambiantes. Sin embargo, la impresión en 3D planteaba algunas dificultades, como imprimir la aleación en estructuras complejas, ya que se deformaba durante la fabricación y reaccionaba al calor. Hollenbeck subraya: «Resultó ser un diseño realmente complicado y no funcionó tan bien como me hubiera gustado».

El problema se resolvió mediante varios experimentos y optimizaciones, que dieron como resultado la primera antena en espiral plana que adopta una forma cónica al calentarse. Además, se utilizó un nuevo conductor para llevar la antena a la temperatura requerida sin comprometer su rendimiento. «Tenemos mucha experiencia en la optimización de parámetros de procesamiento y diseños para aleaciones, pero esto fue un paso más allá», explica Samuel González, ingeniero de fabricación aditiva. «No hay mucha gente, por no decir ninguna, que imprima este material, así que no hay una receta sobre cómo procesarlo. Terminamos con fragmentos en la impresora unas cuantas veces porque la antena intentaba cambiar de forma durante la impresión debido al calor. Se intentaba desprender», añade su colega Mary Daffron.

En el futuro, la antena flexible debería ofrecer una nueva posibilidad para las operaciones militares, ya que permite una comunicación dinámica sobre el terreno. La antena también podría abarcar muchas redes móviles en el campo de las telecomunicaciones y la industria gracias a su adaptabilidad, sobre todo porque el cambio entre comunicación de corto y largo alcance puede adaptarse mejor. Otro posible uso sería en la exploración espacial como solución adaptativa para misiones en el espacio. Puedes encontrar más información sobre la antena impresa en 3D AQUÍ.

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