自動化されたファブリック回路とアンテナの製造

ジョンソン宇宙センター、テキサス州ヒューストン

NASA ジョンソン宇宙センターの革新者たちは、従来の刺繍と自動フライス加工を組み合わせて、布地ベースの回路とアンテナを作成する費用対効果の高い方法を開発しました。 この技術により、より高い表面導電率、改善されたインピーダンス制御、拡張された設計と用途の可能性、および最適化された性能のための材料の選択肢の拡大が可能になります。

現代の電子テキスタイルの生産では、導電性の糸で回路パターンをテキスタイルに直接縫い付ける電子ブロイダリーと呼ばれる刺繍技術が利用されています。 この自動化された製造プロセスは、電子織物加工とフライス加工のステップを組み合わせて、電子テキスタイルの用途を大電流および高速用途に拡張します。

製造は、目的の導電パターンの 2 つのレイアウトから始まります。 導電性材料と非導電性材料の層を組み立てた後、2 番目のレイアウトと非導電性糸を使用して電子刺繍を​​実行して、層を固定し、導電性材料のパターンを指定します。 固定されたアセンブリは自動フライス盤またはレーザー切断機に移され、そこで目的の導電パターンが切断され、導電材料の不要な部分が解放されます。

結果として得られる e-テキスタイルはしっかりと織り込まれ、より高い表面伝導性とインピーダンス制御を実現します。 この方法で開発されたファブリックベースのスパイラル アンテナの性能を評価する最初の比較テストでは、従来のアンテナと比較して、電圧定在波比 (VSWR)、放射パターン、軸比性能などの複数の指標にわたって性能が低下していないことが示されました。

ファブリック回路とアンテナの製造を自動化するこれまでの取り組みは、製造ハードウェアの複雑さとそれに伴うコスト、あるいは結果として得られる電子テキスタイルの設計とアプリケーションの制限のいずれかで行き詰まっていました。 この製造方法は、コストと労力の節約という利点をもたらし、より幾何学的に複雑な設計パターンを開発し、性能を向上させる機会を提供します。

潜在的な用途には、ファブリックスキン航空機や無人自律走行車 (UAV) 用の軽量ファブリックアンテナが含まれます。 宇宙服用の高度なセンサー/アンテナ。 ステルス性と柔軟性に優れた電子機器を組み込むことができるデジタル戦場用アパレル。 無線または携帯電話ネットワーク、RFID、センサー、GPS も含まれます。

NASA はこの技術を商業化するライセンシーを積極的に探しています。 NASA のライセンス コンシェルジュにご連絡ください。この電子メール アドレスはスパムボットから保護されています。 閲覧するにはJavaScriptを有効にする必要があります。 または、202-358-7432 に電話して、ライセンスに関する話し合いを開始してください。 詳細については、ここを参照してください。

この記事は、Tech Briefs Magazine の 2022 年 10 月号に初めて掲載されました。

この号のその他の記事はこちらからお読みください。

アーカイブのその他の記事はこちらからお読みください。

購読する