Metallisierte Polymer-Abschirmgehäuse für HF-Systeme von Satelliten im Konstellationsmaßstab
Bei Phased-Array-Antennenarchitekturen können Abschirmgehäuse und zugehörige passive HF-Komponenten in sehr großen Stückzahlen benötigt werden. Der Ansatz von Horizon besteht darin, die präzise Gehäusegeometrie aus einem leichten Polymer herzustellen und diese mit einer dünnen, konformen Metallschicht zu versehen, um die erforderliche Leitfähigkeit und Abschirmleistung zu gewährleisten. Dies verbindet geringes Gewicht und Gestaltungsfreiheit mit einem Fertigungsprozess, der den Übergang vom Prototyp zur Serienproduktion ermöglicht.
Die Herausforderung beim Abschirmgehäuse
Abschirmgehäuse gelten in der Regel nicht als der glamouröse Teil einer HF-Nutzlast, doch lassen sich in sie erhebliche systemtechnische Intelligenz integrieren. Sie bieten elektromagnetische Abschirmung und Trennung, beherbergen empfindliche Elektronik und HF-Funktionen, stellen wichtige Schnittstellen her und tragen direkt zur erreichbaren Packungsdichte und zur Gesamtmasse der Nutzlast bei.
Ihre Geometrie, Maßgenauigkeit und Montagetoleranzen können daher die Abschirmwirksamkeit, die Integration und die Herstellbarkeit beeinflussen. In Phased-Array-Architekturen, in denen ähnliche oder identische Gehäuse in sehr großer Stückzahl vorkommen können, können relativ geringe Auswirkungen auf Komponentenebene schnell zu Problemen auf Projektebene werden.
Wenn aus einem Gehäuse Tausende oder Zehntausende werden, zählt jedes Gramm, jeder Montageschritt und jeder Euro. Herkömmliche Vollmetallkonstruktionen mögen für viele Designs durchaus praktikabel sein, können jedoch auch Einschränkungen hinsichtlich Gewicht, Bearbeitungskosten, Beschaffungsvorlaufzeiten und Skalierbarkeit mit sich bringen.
Der Ansatz von Horizon
Horizon fertigt das Präzisionsgehäuse aus einem Hochleistungspolymer und versieht es mit einer konformen Metallisierung, um die erforderliche Leitfähigkeit zu gewährleisten. Metall wird nur dort eingesetzt, wo seine Eigenschaften benötigt werden, und nicht im gesamten Bauteil.
Das so entstandene Bauteil vereint geringe Masse, komplexe Geometrie, Leitfähigkeit und weltraumtaugliche Robustheit in einem einzigen Fertigungsprozess.
Vorteile für den Kunden
- Geringeres Gewicht und geringere SWaP-Belastung hinsichtlich Nutzlast im Vergleich zu Gehäusen aus Vollmetall.
- Gestaltungsfreiheit für kompakte und integrierte Geometrien.
- Dünne Wände und filigrane Geometrien, die die konventionelle Bearbeitung vor große Herausforderungen stellen.
- Funktionalität von Metalloberflächen, ohne auf Massivmetallteile zurückgreifen zu müssen.
- Ein Weg vom Prototyp zur Serienfertigung, ohne das Herstellungsverfahren und die Materialien zu ändern.
- Eine hervorragende Lösung für Volumes der Constellation-Klasse.
- LEO-relevante Vorqualifizierung als Startvorteil für die Entwicklung.
Entwickelt für die Konstellationsökonomie
Horizon entwickelt diesen Fertigungsweg, um wirtschaftlich wettbewerbsfähig zu bleiben, wenn Programme von Kleinserien auf die Produktion von Tausenden oder Zehntausenden von Bauteilen umgestellt werden. Druck, Beschichtung und Prüfung werden daher im Hinblick auf die Serienfertigung industrialisiert und nicht lediglich als Verfahren zur Demonstration einzelner Teile betrachtet.
Dies ist besonders wichtig bei wiederverwendbarer Hardware in Konstellations- und Phased-Array-Architekturen, bei denen sich scheinbar bescheidene Einsparungen bei der Komponentenmasse oder den Stückkosten zu erheblichen Vorteilen auf Programmebene summieren können.
Qualifikationsorientierte Entwicklung
Die Arbeit von Horizon im Bereich der Abschirmgehäuse stützt sich auf eine nachweisbare Erfolgsbilanz bei der Qualifizierung von metallisierten Polymer-Mikro-AM-Demonstrationsmodellen für den Einsatz in der Raumfahrt. Im Rahmen der Tests wurden das Ausgasungsverhalten, Temperaturschocks und -wechsel, Strahlenbelastung, mechanische Stöße, die Einwirkung von atomarem Sauerstoff sowie die Integrität der Beschichtung und der Grenzflächen untersucht.
Insgesamt bietet diese Arbeit einen fundierten Ausgangspunkt für die anwendungsspezifische Qualifizierung, wobei die endgültige Abnahme auf Bauteilebene durch die Einsatzumgebung, die Bauteilgeometrie und die Anforderungen des Kundenprogramms bestimmt wird.
Haben Sie eine Herausforderung im Bereich der Abschirmgehäuse? Senden Sie Horizon die Geometriedaten und die Zielvorgaben. Wir helfen Ihnen dabei zu prüfen, ob metallisiertes Polymer im Mikro-AM-Verfahren das Gewicht reduzieren, den Konstruktionsprozess vereinfachen oder einen besser skalierbaren Weg zur Produktion ermöglichen kann.