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3D 프린팅 기술기반의 RF/안테나 기술동향 원문보기

電磁波技術 : 韓國電磁波學會誌 = The Proceedings of the Korean Institute of Electromagnetic Engineering and Science, v.29 no.4, 2018년, pp.36 - 45  

이재욱 (한국항공대학교) ,  김상태 (한국항공대학교)

초록이 없습니다.

AI 본문요약
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문제 정의

  • 현재까지는 주로 비금속용 프린팅 기술이 마이크로웨이브 부품을 구현하는데 사용되는 것으로 연구되어 왔으며, 이러한 부품 중에는 Ku-Band에서 동작하는 corrugated conical horn[2], X-band용 Luneburg 렌즈[3], UHF 대역에서 동작하는 FSS(Frequency Selective Surface)[4], 100 GHz용 유전체 반사판 어레이[5], W-band용 도파관[6] 등이 있다. 다음에 소개하는 몇몇의 부품들은 3D 프린팅 기술을 적용하여 제작된 것들로 서 3D 프린팅 기술의 적용가능성을 살펴보고자 하였다. 가장 기본적인 구조인 전송선로(Transmission Line)를 비롯하여 공진기(Resonator), 여파기(Filter), 도파관 슬롯안테나(Wave- guide Slot Antenna), OMT(Orthomode Transducer), 급전 혼(Feed Horn) 등을 소개하고자 하며, 이 때 3D 프린팅 기술이 아래에 기술하는 부품들에만 제한적으로 적용된다고 볼 수 없으며, 그 활용가치는 꾸준히 발전할 것으로 기대된다.
  • 본 보고서에서는 SL과 FDM 방식의 기판재료와 도체필름을 이용한 전송선로 구조의 전달특성을 DC에서 마이크로파주파수 대역까지 어떻게 모델링되고 측정되는지를 보여주는 예를 살펴보고자 한다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
다양한 부품 및 시스템을 3D 프린팅 기술을 이용하여 제작하는 이유는 무엇인가? RF 시스템 및 안테나관련 산업에서도 이와 병행하여 기술이 발전하여 다양한 부품 및 시스템을 3D 프린팅 기술을 이용하여 제작하고 활용하고 있다. 특히 이와 같은 제작기술의 발전을 가져오게 한 이유로는 제작하고자 하는 부품의 크기 및 복잡도 등이 중요한 역할을 하며, 그중에서도 크기 및 복잡도가 증가할수록 제작단가가 증가하게 된다는 것이다. 반면에, AM 방식은 거의 일정한 단가를 유지할 수 있을 것이라는 작은(?) 희망을 줄 수 있다는 것이다.
3D 프린팅 기술은 언제부터 급격히 성장하기 시작하였는가? 1984년에 Charles Hull에 의해 발명된 3D 프린팅 기술은 Health Care 기구를 3D 프린터로 제조하면서 연구가 급격히 성장하기 시작했으며, 이와 더불어 Laser Sintering 기술개발로 대량제조가 가능하게 되었다. 최근에는 자동차를 비롯하여 무인비행기, 의약품, 생체의학 보조장비를 3D 프린터로 제작함으로써 차후 디자인 시장 및 제조기술에 큰 변화가 있을 것으로 판단된다.
적층방식의 구성요소는? 일명 적층가공(Additive Manufacturing: AM)이라고도 불리는 이 방식은 이전의 제조기술이 입체물 및 목표구조를 자르거나 깎는 방식으로 제작하는 절삭가공(Subtractive Manufacturing)과는 반대의 제작공정을 가지고 있다. 적층방식(layer-to-layer integration)에는 압출(material extrusion), 분사(material jetting), 파우더 소결(powder bed fusion), 광경화(photopolymerization), 시트접합(sheet lamination), 인발(wire) 등이 있다.
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참고문헌 (15)

  1. 곽기호, 박성우, "글로벌 3D 프린트산업 기술동향 분석", 한국기계연구원, 기계기술정책 71, 2013년. 

  2. J. C. S. Chieh, B. Dick, S. Loui, and J. D. Rockway, "Development of a Ku-band corrugated conical horn using 3D print technology", IEEE Antennas and Wireless Propagation Letter, vol. 13, pp. 201-204, Feb. 2014. 

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  3. M. Liang, W. R. Ng, K. Chang, K. Gbele, M. E. Gehm, and H. Xin, "A 3D Luneberg lengs antenna fabricated by polymer jetting rapid prototyping", IEEE Trans. Antennas and Propagation, vol. 62, no. 4, pp. 1799-1807, Apr. 2014. 

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  4. B. Sanz-Izquierdo and E. A. Parker, "3D printing of elements in frequency selective arrays", IEEE Trans. Antennas and Propagation, vol. 62, no. 12, pp. 6060-6066, Dec. 2014. 

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  5. P. Nayeri, L. Min, R. A. Sabory-Garcia, M. Tuo, F. Yang, M. Cehm, H. Xin, and A. Z. Elshebeni, "3D printed dielectric reflectarrays: Low-cost high-gain antennas at sub-millimeter waves", IEEE Trans. Antennas and Propagation, vol. 62, no. 4, pp. 2000-2008, Apr. 2014. 

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  6. M. D'Auria, W. J. Otter, J. Hazell, B. T. W. Gillatt, C. Long-Collins, N. M. Ridler, and S. Lucyszyn, "3D printed metal-pipe rectangular waveguides", IEEE Trans. Comp. Packag. Manuf. Technol., vol. 5, no. 9, pp. 1339-1348, Sep. 2015. 

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  7. Paul I. Deffenbaugh, Thomas M. Weller, and Kenneth H. Church, "Fabrication and microwave characterization of 3-D printed transmission lines", IEEE Microwave abd Wireless Components Letters, vol. 25, no. 12, pp. 823-825, Dec. 2015. 

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  8. G. Venanzoni, M. Dionigi, C. Tomassoni, D. Eleonori, and R. Sorrentino, "3D printing of X band waveguide resonators and filters", 32nd URSI GASS, Motreal, pp. 19-26, Aug. 2017. 

  9. C. Guo, X. Shang, M. J. Lancaster, and J. Xu, "A 3D printed lightweight X-band waveguide filter based on spherical resonators", IEEE Microwave and Wireless Components Letters, vol. 25, no. 7, pp. 442-444, Jul. 2015. 

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  10. G. P. L. Sage, "3D printed waveguide slot array antennas", IEEE Access, vol. 4, pp. 1258-1265, Apr. 2016. 

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  11. H. Saeidi-Manesh, S. Saeedi, M. Mirmozafari, G. Zhang, and H. H. Sigmarsson, "Design and fabrication of orthogonal mode transducer using 3D printing technology", IEEE Antennas and Wireless Propagation Letter, May 2018. 

  12. E. Decrossas, T. Reck, C. Lee, C. Jung-Kubiak, I. Mehdi, and G. Chattopadhyay, "Evaluation of 3D printing technology for corrugated horn antenna manufacturing", IEEE International Symposium on Electromagnetic Compatibility, Sep. 2016. 

  13. H. Yao, S. Sharma, R. Henderson, S. Ashrafi, and D. MacFarlane, "Ka band 3D printed horn antennas", 2017 Texas Symposium on Wireless and Microwave Circuits and Systems, Oct. 2017. 

  14. S. T. Kim, J. W. Lee, and T.-K. Lee, "Performance investigation of feed horn using FDM 3D printing technology", 2018 International Symposium on Antennas and Propagation, Oct. 2018(To be published). 

  15. S. S. Yoon, J. W. Lee, T.-K. Lee, and J. H. Roh, "Insensitivity characteristics in the dual polarization of deployable CFRP reflector antennas", IEEE Trans. on Antennas and Propagation, vol. 66, no. 1, pp. 88-95, Jan. 2018. 

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