Universidad en Chile mejora proceso aditivo para la fabricación de antenas de alta frecuencia

En la comunicación moderna existen unos dispositivos sin los cuales el intercambio de la información simplemente no podría ser: las antenas. Las antenas están diseñadas para la transmisión y recepción de señales en sistemas de comunicaciones. El diseño y el desarrollo de las antenas es muy complejo y sigue evolucionando para satisfacer las crecientes demandas de las comunicaciones. Un ejemplo de los avances que se siguen haciendo es un proyecto interdisciplinar de la Pontificia Universidad Católica de Valparaíso (PUCV), en Chile. Ahí, investigadores han desarrollado una alternativa menos costosa y sustentable para la fabricación de antenas de alta frecuencia mediante la impresión 3D.

El proyecto ha sido titulado: “Desarrollo de pellets de materiales compuestos base polímero con partículas y/o cerámicas para la fabricación de antenas de telecomunicaciones por manufactura aditiva”. Así, el principal objetivo del estudio fue optimizar un proceso de impresión 3D que cumpliera con todas las exigencias de las antenas de alta frecuencia. Los investigadores sostienen que, en este caso en concreto, el material que mostró mejores características fue una combinación de metal y cerámica en forma de pellets.

Componentes de antena impresos en 3D. (Créditos de la foto: Dirección de Comunicación Estratégica de la PUCV).

¿Cómo se imprimen las antenas utilizando pellets?

Uno de los aspectos por los que destaca esta investigación fue la obtención de pellets con una concentración de partículas metálicas y cerámicas de entre el 70% y 90%. El tamaño de las partículas fue perfecto para su extrusión y el producto final contó con características ideales. Además, el proceso que proponen los investigadores permite la reducción de pérdidas de material, optimiza los tiempos de fabricación y mejora los estándares de impresión mediante el empleo de la Inteligencia Artificial.

Para comprobar la viabilidad del nuevo proceso, se imprimieron prototipos funcionales de sistemas de alta frecuencia con el material combinado, metal-cerámica. Después, los prototipos fueron sometidos a pruebas para comprobar sus características fisicoquímicas y eléctricas. En particular, se realizaron estudios de desaglomerado y sinterización para asegurar que la estructura se mantuviera unida durante el proceso de eliminación del polímero. La líder del proyecto, la Dra. Dreidy Vásques, revela sobre la investigación: “Nuestra propuesta se enfoca en desarrollar y analizar estos dos tipos de materiales, imprimir las piezas, eliminar el polímero y, finalmente, hacer análisis de propiedades para desarrollar prototipos de antenas”.

De izquierda a derecha, Rodrigo Ruz, investigador  y estudiante en Ingeniería de Procesos; la Dra. Dreidy Vásquez, directora del proyecto; y el Dr. Francisco Pizarro, co-director del proyecto. (Créditos de la imagen: Escuela de Ingeniería Química).

Visto desde el ángulo ecológico, el nuevo método de fabricación permitiría reutilizar termoplásticos o polímeros, fomentando así una economía circular en la producción de antenas. El proyecto culminó a principios de septiembre y ahora se está desarrollando la patente por lo que los investigadores aún no pueden dar a conocer todos los detalles de su trabajo.

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