Fabbricazione automatizzata di circuiti in tessuto e antenne

Johnson Space Center, Houston, Texas

Gli innovatori del Johnson Space Center della NASA hanno sviluppato un metodo conveniente per creare circuiti e antenne basati su tessuto combinando il ricamo convenzionale con la fresatura automatizzata. La tecnologia consente una maggiore conduttività superficiale, un migliore controllo dell'impedenza, un design e un potenziale applicativo ampliati e una maggiore scelta di materiali per prestazioni ottimizzate.

La produzione moderna di e-textile utilizza una tecnica di ricamo chiamata e-broidery che cuce direttamente motivi circuitali con filo conduttivo sui tessuti. Questo processo di produzione automatizzato combina fasi di ricamo elettronico e fresatura per espandere l’applicazione degli e-tessuti agli usi ad alta corrente e ad alta velocità.

La produzione inizia con due layout del modello conduttivo desiderato. Dopo aver assemblato gli strati di materiali conduttivi e non conduttivi, viene eseguito il ricamo elettronico con il secondo layout e il filo non conduttivo per fissare insieme gli strati e designare il motivo per il materiale conduttivo. L'insieme protetto viene trasferito a una fresatrice automatizzata o a una macchina per il taglio laser, che taglia il modello conduttivo desiderato e rilascia le porzioni non necessarie del materiale conduttivo.

Gli e-tessuti risultanti sono strettamente intrecciati insieme, fornendo una maggiore conduttività superficiale e controllo dell'impedenza. I test comparativi iniziali che valutavano le prestazioni delle antenne a spirale basate su tessuto sviluppate con questo metodo, rispetto alle antenne convenzionali, non hanno indicato alcuna perdita di prestazioni su più parametri, tra cui il rapporto di onde stazionarie di tensione (VSWR), il diagramma di radiazione e le prestazioni del rapporto assiale.

I precedenti sforzi per automatizzare la fabbricazione di circuiti in tessuto e antenne hanno vacillato a causa della complessità dell'hardware di produzione e dei costi associati, oppure delle limitazioni di progettazione e applicazione degli e-textile risultanti. Questo metodo di fabbricazione offre vantaggi in termini di risparmio di costi e manodopera e offre opportunità per lo sviluppo di modelli di progettazione con maggiore complessità geometrica e miglioramenti delle prestazioni.

Le potenziali applicazioni includono antenne in tessuto leggero per velivoli con rivestimento in tessuto e veicoli autonomi senza pilota (UAV); sensori/antenne avanzati per tute spaziali; abbigliamento digitale da campo di battaglia che può essere integrato con dispositivi elettronici flessibili e invisibili; così come reti wireless o cellulari, RFID, sensori, GPS.

La NASA sta attivamente cercando licenziatari per commercializzare questa tecnologia. Si prega di contattare il Licensing Concierge della NASA all'indirizzo Questo indirizzo email è protetto dagli spambots. È necessario abilitare JavaScript per vederlo. oppure chiama il numero 202-358-7432 per avviare discussioni sulla licenza. Per maggiori informazioni, visita qui .

Questo articolo è apparso per la prima volta nel numero di ottobre 2022 di Tech Briefs Magazine.

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