江苏省三维打印装备与制造重点实验室（下称该实验室）隶属江苏省科技厅，主要围绕三维打印领域重大需求，开展三维打印关键基础理论与技术、三维打印成型设备及装备研发、三维打印材料开发等方向的研究，拥有丰富的3D打印经验以及先进的设备，下设4个研究室和2个中试基地。

该实验室利用Raise3D生态系统，采用FDM/FFF 3D打印和陶瓷线材，进行了新型圆极化介质螺旋天线的研制项目，提出的介质螺旋天线测试结果理想，能够提供卫星通信所必需的宽带圆极化辐射。与金属同类型天线相比，该介质天线更加轻盈且具有更高的辐射效率。

圆极化介质螺旋天线（Circularly Polarized Dielectric Helical Antenna,CPDHA）是一种利用介质材料和螺旋结构实现圆极化的天线，具有圆极化能力、紧凑尺寸和高增益等特点，广泛应用于无线通信、卫星通信、航空航天等领域。如上图样品所示，天线虽好，但为了实现高性能、复杂结构天线的精确制造，须面对来自于材料和工艺上的挑战。

熔融沉积成型（FDM/FFF）是将热塑性线材加热熔融，并通过喷嘴挤出，按预定路径逐层沉积打印的成熟技术。本次项目中，工程师选用了高精度FDM/FFF 3D打印机Raise3D Pro2（Pro2喷嘴直径可达0.2mm，层高可精确至0.01 mm，运行稳定且与Nanoe Zetamix系列耗材高度兼容），以及Nanoe公司推出专门针对电子通信领域介电常数7.5的Zetamix Epsilon线材。由于需要测试打印样件的实际介电常数和损耗，工程师要打印具有不同填充密度以及流量率的样件，他们利用ideaMaker切片软件对模型的填充密度进行了调整，将打印样件的相对介电常数相应地从2变化到6。此外，损耗角正切值的测试结果表明，新型Epsilon丝材是一种适用于射频应用的低损耗材料。

最终在完成样件测试后，一个3D打印的螺旋结构、金属地板和同轴探针组成的圆极化介质螺旋天线被设计、加工出来。工程师利用矢量网络分析仪(VNA)和微波暗室分别对其阻抗和辐射特性进行了测试。实测的反射系数、轴比以及天线在5.2和5.4 GHz时的辐射方向图均与仿真结果吻合较好，提出的介质螺旋天线能够提供卫星通信所必需的宽带圆极化辐射。与金属同类型天线相比，该介质天线更加轻盈且具有更高的辐射效率。通过此次的介质天线研制项目，江苏省三维打印装备与制造重点实验室累积了丰富的精密陶瓷FDM/FFF 3D打印经验，为以后将迎接的挑战做好了准备。

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