Passive Beam Steering unlock 5G network applications and more.
无源波束转向释放5G能量。
图片：Xjet设备
3D科学谷此前曾介绍过，以色列的Xjet将金属打印的技术“复制”到陶瓷材料的打印方面上，纳米级别的陶瓷颗粒均匀的“悬浮”在打印“油墨”中，在高温下粘结在一起，经过后期的烧结处理，达到紧致的内部结构和光洁的表面质量。
那么这种陶瓷3D打印技术的应用场景是什么呢？
打印技术与材料技术的结合
近日，特拉华大学（UDEL）安装了XJet的Carmel 1400 增材制造系统，该系统将用于3D打印陶瓷天线技术 – 称为无源光束转向 – 以解锁5G网络应用。
据称，Carmel 1400 AM系统非常适合生产小巧、轻便且经济高效的5G天线。
一般来说，推出5G网络一直是一项挑战，因为它的信号比3G或4G网络对干扰更敏感。这意味着为了实现更快的5G网络，需要更多的天线来维持连接。而现有天线昂贵，是5G网络扩展的一个很大的障碍。
因此，3D打印更便宜但性能更高的天线，这可能会改变游戏规则。
UDEL的研究小组还开发了一种用于设计5G天线的专用软件，然而其设计的复杂性和严格的材料特性使得研究小组发现制造是另外一项挑战，最后通过XJet独特的NPJ技术为团队面临的挑战提供了可行的解决方案。
Xjet解决了研究小组在实现材料特性和几何特征所必需的两方面需求。
根据3D科学谷的了解，Xjet的NPJ技术能够实现每个通道内壁的细节特征，具有保持波方向所需的精度和平滑度。尤其是XJet的陶瓷是一种各向同性，100％密度的陶瓷，具有正确的介电常数，不会“吸收”和削弱信号。这对于5G天线来说尤为重要，因为任何微小的容差变化都可能导致信号转移到错误的位置。
UDEL进的研究还得到了扬斯敦州立大学（YSU）的进一步支持，YSU使用XJet陶瓷3D打印技术在密度，各向同性和介电常数方面发现了类似的结果。
研究人员发现晶体结构几乎是均匀的，介电常数很高，而损耗角正切很低。根据YSU，这为包括天线，透镜和滤光片在内的各种微波器件的3D打印应用开辟了潜在市场。YSU用这种材料制作了两个简单的介质谐振器天线，测试结果表明材料特性确实可以满足需求。
除了文中介绍的3D打印天线，在陶瓷3D打印机的利基市场中，XJet的NanoParticle Jetting（NPJ）技术还获得了其他的应用。例如，医疗技术公司Marvel MedTech安装了Xjet的3D打印设备，打印用于乳腺癌预防治疗的陶瓷部件。
3D科学谷Review
根据3D科学谷的市场研究，陶瓷浆料的粒径、pH值、颗粒分布、粘度和添加剂都直接影响打印效果，加大了陶瓷浆料制备的困难度，陶瓷3D打印技术发展与材料制备技术的发展密切相关。但由于陶瓷3D打印技术可直接打印具有复杂结构的陶瓷零件，因此陶瓷3D打印技术仍具有无可替代的优势及应用价值。
除了以色列Xjet 公司基于材料喷射工艺的纳米陶瓷射流3D打印技术，光固化3D打印是市场上最常见的陶瓷3D打印技术，原理是通过光固化3D打印设备对混合着陶瓷颗粒和光敏树脂的浆料进行固化成形，打印完成后再将陶瓷打印件进行脱脂、热处理，得到具有最终性能和尺寸的致密陶瓷件。Lithoz、3DCeram、博力迈等公司是这个领域的代表性企业。
在应用中，虽然同样是使用光固化3D打印技术，但制造出的陶瓷件性能却可能截然不同，这与陶瓷浆料配方密切相关。大多数陶瓷 3D 打印机限于”氧化物陶瓷材料”低熔点陶瓷打印，但也有一些陶瓷浆料配方是高温陶瓷，美国HRL实验室就发明了可兼容与光固化3D打印的预制陶瓷浆料配方，这种材料在3D打印后经过过火可以生成致密的陶瓷部件。它使能够产生任意多边形陶瓷部件，强大且无温度弹性，陶瓷表面无任何加工，不需铸造或嵌塞，HRL 的陶瓷材料使陶瓷光固化3D打印技术能够用于开发耐高温的航空航天零部件。
除了光固化3D打印技术，还有几种技术也可以制造陶瓷材料，以德国voxeljet-维捷的粘结剂喷射3D打印技术为代表，目前voxeljet-维捷还将他们的陶瓷3D打印技术用来制作铸造过程用的陶瓷芯。根据3D科学谷的市场观察，英国化学巨头庄信万丰（JM）也在应用粘合剂喷射陶瓷3D打印技术。
此外，德国Fraunhofer陶瓷技术和IKTS 系统研究所研发了一种将陶瓷粉末与热塑性粘合剂混合，并通过打印机熔化粘合剂，以液滴形式沉积下来的陶瓷3D打印技术。
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