Fabrication automatisée de circuits en tissu et d'antennes

Centre spatial Johnson, Houston, Texas

Les innovateurs du Johnson Space Center de la NASA ont développé une méthode rentable pour créer des circuits et des antennes à base de tissu en combinant la broderie conventionnelle avec le fraisage automatisé. La technologie permet une conductivité de surface plus élevée, un contrôle d'impédance amélioré, un potentiel de conception et d'application étendu, ainsi qu'un plus grand choix de matériaux pour des performances optimisées.

La production moderne de textiles électroniques utilise une technique de broderie appelée broderie électronique qui coud directement des motifs de circuits avec du fil conducteur sur les textiles. Ce processus de fabrication automatisé combine les étapes de broderie électronique et de fraisage pour étendre l'application des textiles électroniques à des utilisations à courant élevé et à vitesse élevée.

La fabrication commence par deux configurations du motif conducteur souhaité. Après avoir assemblé les couches de matériaux conducteurs et non conducteurs, une broderie électronique est réalisée avec le deuxième agencement et un fil non conducteur pour fixer les couches ensemble et désigner le motif du matériau conducteur. L'ensemble sécurisé est transféré vers une fraiseuse automatisée ou une machine de découpe laser, qui coupe le motif conducteur souhaité et libère les parties inutiles du matériau conducteur.

Les textiles électroniques résultants sont étroitement tissés ensemble, offrant une conductivité de surface et un contrôle d'impédance plus élevés. Les premiers tests de comparaison évaluant les performances des antennes spirales en tissu développées avec cette méthode, par rapport aux antennes conventionnelles, n'ont indiqué aucune perte de performances sur plusieurs paramètres, notamment le rapport d'onde stationnaire de tension (VSWR), le diagramme de rayonnement et les performances du rapport axial.

Les efforts antérieurs visant à automatiser la fabrication de circuits en tissu et d'antennes ont échoué soit en raison de la complexité du matériel de fabrication et des coûts associés, soit en raison des limites de conception et d'application des textiles électroniques résultants. Cette méthode de fabrication offre des avantages en termes d'économies de coûts et de main d'œuvre et offre des opportunités pour le développement de modèles de conception avec une complexité géométrique plus élevée et des améliorations de performances.

Les applications potentielles comprennent les antennes en tissu léger pour les avions à revêtement en tissu et les véhicules autonomes sans pilote (UAV) ; capteurs/antennes avancés pour combinaisons spatiales ; des vêtements de champ de bataille numériques pouvant être intégrés à des composants électroniques furtifs et flexibles ; ainsi que les réseaux sans fil ou cellulaires, RFID, capteurs, GPS.

La NASA recherche activement des titulaires de licence pour commercialiser cette technologie. Veuillez contacter le concierge des licences de la NASA à Cette adresse e-mail est protégée contre les robots spammeurs. Vous devez activer Javascript pour le visualiser. ou appelez au 202-358-7432 pour lancer des discussions sur les licences. Pour plus d'informations, visitez ici.

Cet article a été publié pour la première fois dans le numéro d’octobre 2022 du magazine Tech Briefs.

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