3D-gedruckte Metamaterialstrukturen für Automobilradarsysteme im mm-Wellenbereich – 3DMeta

In diesem Projekt sollte die Leistungsfähigkeit von Automobilradaren im Frequenzbereich von 76-81 GHz mittels einer funktionellen Kuppel (Radom) erhöht werden, um die Sicherheit beim autonomen Fahren zu gewährleisten. Insbesondere der auf dem Stand der Technik vor Projektbeginn begrenzte Gesichtswinkel der Antennen und das damit einhergehende erfassbare Gesichtsfeld sollten vergrößert werden. Hierfür sollten Metamaterialen durch additive Verfahren sowie Laserablation gefertigt werden, die aufgrund ihrer scheinbar auch „unphysikalischen“ Materialeigenschaften, anders als übliche Radome, eine zusätzliche elektromagnetische Funktionalität aufweisen.

Dieses Projektziel wurde durch eine spezielle dielektrische Linse, eine sogenannte „Gradient Index Lens (GRIN)“, erreicht. Im Gegensatz zu einer konventionellen dielektrischen Linse wird dabei der Beugungseffekt nicht durch eine unterschiedliche Dicke des Materials zwischen Rand und Mitte erzielt, sondern mit einer graduellen Veränderung des Brechungsindexes bzw. der relativen Permittivität. Dafür ist die additive Fertigung besonders geeignet, da man mit dieser Technologie beliebig Materialanhäufungen in einem Bauteil erzeugen kann. Ein Vorteil solcher GRIN-Linsen ist, dass sie sehr breitbandig ausgeführt werden können und somit die geforderte 5-GHz-Bandbreite des Kfz-Radar-Bereichs gut realisiert werden kann.

Es zeigte sich, dass das FDM-Druckverfahren für die Linsenfertigung unter anderem wegen der großen Materialauswahl geeignet ist. Bei diesem Druckverfahren können Kunststoffe verarbeitet werden, die sehr geringe Verluste in dem angestrebten Frequenzbereich aufweisen. Damit wurden Linsen aus verschiedenen Materialien erfolgreich hergestellt und elektrisch charakterisiert. Die Ergebnisse erfüllten die für das Projekt gesteckten Ziele.

Nach oben scrollen