Table of Contents
مقدمة: 3D Printing Meets CDMA Infrastructure
وقد اعتمدت صناعة الاتصالات السلكية واللاسلكية منذ وقت طويل على المعدات المتخصصة للحفاظ على موثوقية الشبكة، كما أن شبكات الوصول المتعدد الوسائط التابعة لشعبة المدونة لا تشكل استثناء، وتعتمد هذه الشبكات على المكونات المصممة بدقة - من الجبال الهوائية إلى أجهزة مرشحة ذات ترددات الترددات الترددية - التي يجب أن تضاهي المواصفات الكهربائية والميكانيكية، وفي حين أن أساليب الصنع التقليدية مثل حرق الحقن وأجهزة التصنيع التابعة للجنة الوطنية قد عملت على هذا القطاع منذ عقود، وهي تفرض تكاليف مرتفعة وفت طويلة.
مزايا الطباعة 3D لمكونات شبكة آلية التنمية النظيفة
دورات التنمية السريعة
ومن أكثر الفوائد المباشرة للطباعة 3D القدرة على التكرار بسرعة، وفي دورة نموذجية لتطوير عنصر آلية التنمية النظيفة، يجب على المهندسين أن يتأكدوا من الصلاحية الميكانيكية، والممتلكات الديموغرافية، والسلوك الحراري، مع استخدام الأدوات التقليدية، يمكن لكل عملية تدقيق أن تستغرق أسابيع وتكلف آلاف الدولارات.
إنتاج الباتشات الصغيرة الضار بالتكلفة
وكثيرا ما تتطلب شبكات آلية التنمية النظيفة قطعا بديلا للمعدات القديمة أو المكونات المتخصصة للمنشآت غير القياسية، فالصناعة التقليدية لا تكون صالحة اقتصاديا إلا بالنسبة للمجلدات العالية، لأن النفقات العامة للإنشاءات المبلدة والآلات هي التي تهيمن على تكاليف الوحدة الواحدة. وعلى النقيض من ذلك، لا يتطلب الطباعة من جانب واحد إلى بضع مئات من الوحدات، فإن التصنيع الإضافي أرخص بكثير.
التعريف غير المطابق لاحتياجات الشبكة الموحدة
وكل نشر في إطار آلية التنمية النظيفة له قيوده الخاصة: قياس الجراج، والظروف المناخية، والاشتراك في المواقع مع هوائيات أخرى، وأنماط التدخل في الإشارات، وكانت العناصر التي تستهلك لمعالجة هذه العوامل باهظة التكلفة في السابق، والطباعة 3 دال تجعل من العملي تصميم أجزاء محددة في الموقع، وعلى سبيل المثال يمكن طبع قوسين متصاعدتين بواسطة تركيبات متكاملة للكابلات تتجنب عرقلة وجود إشارات مخففة، أو إيواء مبرد.
Complex Geometries that Traditional Methods Cannot Achieve
فالعمليات الجذبية مثل الرش محدودة بسبب التجويف الداخلي للأدوات، وهياكل التكييف، والتشكيلات العضوية، صعبة أو مستحيلة الصنع. فالطباعة 3D، لا سيما باستخدام دمج الفراش أو الأشعة البخارية، تتيح للمهندسين تصميم مكونات ذات موجات داخلية، وقنوات التبريد المتوافقة، وملفات التكتل الخفيف، مثل مقاييس الكهربية للأجهزة.
الأثر على صيانة الشبكات وتحسينها
تخفيض الوقت مع قطع الغيار التي تصدر في طلــب
وكثيراً ما تنتج رسوم الشبكة عن جزء واحد من جزء واحد من مادة مقسمة إلى قوسين، أو سكن متصل مشقق، أو مدمر للفضاء، ويمكن أن يستغرق استبداله من مصنع أصلي أسابيع إذا لم يعد الجزء في الإنتاج، حيث يمكن لمشغل الشبكة أو مقدم خدمات محلي أن يفحص الجزء المكسور (أو أن يسحب ملف تصميمه من مكتبة رقمية) ويطبع نسخة مصدق عليها ويعيد توفير خدمات آلية التنمية النظيفة في غضون ساعات.
تعزيز نوعية الإشارة من خلال تصميمات نموذج الإبلاغ الموحد
ويمكن أن تؤثر الممتلكات الكهربائية لجهاز قياس الديكلتري، وبطانة الخسارة، وشبه السطح مباشرة على سلامة الإشارة.() ويسمح الطباعة 3D للمهندسين بضبط هذه الممتلكات باختيار مواد محددة وتعديل أنماط التعبئة، ومن ذلك مثلاً أن يُحدِّد عدسات الديليكتري العادمة التي تطبع مع تدرج في الرخصة إشارات أكثر فعالية من تطابق المقاييس القياسية في قنوات النسيج.() وبالمثل، فإن الموجات
التعديلات والترفيعات الميدانية
ونظراً لأن الطلب على الشبكات يتطور إلى مجموعات من الترددات الجديدة، فإن ارتفاع معدلات البيانات أو التعايش مع عنصري LTE و5G-infra structure components يجب أن يعاد حسابها في كثير من الأحيان. فالطباعة 3D تجعل من الاقتصاد إنتاج لوحات مكيفة، وقطع انتقالية، ومجموعات تحويلية تدمج معدات جديدة مع خزانات آلية التنمية النظيفة القائمة، بدلاً من استبدال التجمعات الكاملة، يمكن للفنيين طباعة قوسين من الوصلات التناسبية تسمح بخلط بينات المولدات المزودة ومجموعات المزودة ومجموعات.
الاعتبارات المادية واختيار العناصر ذات الصلة بإطار النتائج
الثروات الحرارية و أخلاقهم الديليكتري
(أ) معظم الطابعات المكتبية 3D تستخدم مركبات الحرارة مثل ABS، و PLA، و PETG، أو بوليميد (النايلون) أما بالنسبة لتطبيقات الترددات، فإن هذه المادة وثنائيات الفلور تُفضل بسبب فقدانها الغذائي المنخفض وازديادها المستقر عبر درجات الحرارة والرطوبة، غير أن المواد القياسية قد لا تفي بالاحتياجات الكهربائية الصارمة لفرق التردد العالية في آلية التنمية النظيفة (800 ميغاهيرتز و1900 ميغاهيرتز)
الطباعة المعدنية للمكونات الاصطناعية والهيكلية
(د) استخدام التداخل المباشر للليزر والغاز المزود باللحام بشكل متزايد في الألومنيوم، والصلب اللاصق، والمكونات النحاسية؛ ويتيح الطباعة بالمقياس 3D عقد اجتماعات لشبكة الموجات مع قنوات التبريد المتكاملة، وهياكل البطاقات الخفيفة التي تحافظ على السلوك الكهربائي؛ وتقدم المكونات النحاسية، على وجه الخصوص، قدرة أكبر على التصرف في تطبيقات الترددات، وإن كانت أكثر تحدياً لتوفير المواد الميكانيكية ذات القيمة المضافة العالية.
ما بعد التجهيز لتحسين الأداء
(أ) إنَّ التصريف السطحي والدقة البُعدية أمران بالغا الأهمية بالنسبة لعناصر الترددات، وكثيراً ما تكون الأجزاء المطبعة سطحاً تقريبياً يزيد من الخسارة، كما أنَّ تقنيات التجهيز بعد البخار (للمزارع الحرارة) أو لبض المواد الكيميائية أو تحول الماس يمكن أن تخفض من خامتها إلى أقل من 0.5 ميكروغرام من التصلب، بالإضافة إلى أنَّقَل المميتات الكهربية يمكن أن يُهية أن يُثِّطَة.
التصميم المرنة والمقاييس الجغرافية المعقدة
تحقيق الاستخدام الأمثل للأرض والغرب
فالتصميم الناجع وأدوات الترميز المثلى للطب الطوبولوجي تسمح للمهندسين بخلق مكونات لا تستخدم إلا حيثما يلزم هيكلياً، وهذا يقلل من الوزن بنسبة تتراوح بين 40 و60 في المائة مع الحفاظ على القدرة على التحميل، وتبسط عناصر الضوء تركيبها وتخفض من تحميلها على الأبراج - وهو عامل حاسم بالنسبة لمحطات قاعدة آلية التنمية النظيفة الخاضعة لطقس قاس.
Conformal Antennas and Embedded Electronics
كما أن التصنيع الاصطناعي يتيح دمج الإلكترونيات مباشرة في المكونات الهيكلية، إذ يمكن للمشغلين، بتمهيد الطابع، أن يدمجوا آثار النحاس، أو حتى البطاريات، ثم يستأنفوا الطباعة لحشدها، ويمكن لهذه التقنية، المعروفة باسم 3D، أن تنتج أنواعاً من المعلومات الإلكترونية المطبوعة (أو الطباعة الجوية للطائرات)، أن تنتج هوائيات مطابقة للأجهزة التي تضخ الفلورية ضد الأسطح المكية المكية المكبلورة، مما يؤدي إلى تحسين
أدوات التصنيع التقليدي
ولا تعد جميع الأجزاء المطبوعة من 3D مكونات نهائية، إذ يستخدم العديد من مصانع الشبكات ثلاثية الأبعاد، وأجهزة التنظيف، والتجهيزات لإنتاج الفقمات المطاطية، والأجزاء البلاستيكية المزروعة، بل وحتى القواعد الخرسانية للخزانات، ويزيد هذا النهج الهجين من سرعة وضع البطاطس المضافة مع اقتصاديات الحجم للعمليات التقليدية، مثلاً، يمكن استخدام قوس ثلاثي الأبعاد لتركيب المعدني في RF.
التحديات والحدود
توافر المواد وطول المدة
وفي حين أن مجموعة المواد المطبوعة آخذة في الاتساع، فإنها لا تزال تتخلف عن المكتال المتاح لبيع الحقن، وبعض المحركات الحرارية ذات الحرارة العالية اللازمة لضميمات آلية التنمية النظيفة الموجودة في الهواء الطلق (مثلاً، اختبارات المشغلين في مجال إنتاج المواد الكيميائية، PEK، PEI) باهظة التكلفة وتتطلب طابعات صناعية ذات غرف مسخنة، بالإضافة إلى أن مقاومة المركبات ذات المدى الطويل، وأجزاء البرمجة، لا تزال تُسرِّبة،
الامتثال التنظيمي والتصديق
وتخضع مكونات شبكة آلية التنمية النظيفة لمعايير تنظيمية مثل الجزء 15 من اتفاقية المنافسة الحرة في الولايات المتحدة الذي يحكم الانبعاثات والحصانة والسلامة، إذ إن الحصول على جزء مطبوع من 3D يتطلب توثيق الدفعة المادية الدقيقة، والبارامترات المطبوعة، وخطوات ما بعد التجهيز، ولأن التصنيع الإضافة يتيح قدراً أكبر من التباين عن العمليات التقليدية، يجب على المصنعين أن يضعوا بروتوكولات قوية لمراقبة الجودة (النظام المالي الموحد: صفر)().
مقصورات الحجم والمدخلات
ومعظم الطابعات التي تعمل بالرقم 3D تتراكم أحجاماً تقتصر على بضع مئات من المليمترات في كل محور، وفي حين أن الطابعات الكبيرة (مثلاً، وسائل التصنيع الإضافي في المنطقة الكبيرة)، فإنها مكلفة وأقل سهولة، أما بالنسبة لأجهزة آلية التنمية النظيفة التي يجب أن تأوي لوحات متعددة من الدوائر، والوصلات، ونظم الإدارة الحرارية، فإن الطباعة قد تكون غير عملية.
التسامح في مجال إنهاء الحياة والشؤون الدينية
وتحتاج عناصر RF، ولا سيما في الترددات فوق 1 جيهرتز، إلى تسامح شديد إزاء 0.05 ملم على أسطح التزاوج الحرجة، وتستوعب طابعات الترميز المزودة بأجهزة الصمامات الصنعية التي يمكن أن تحقق عادة ما يصل إلى 0.2 ملم، بينما يمكن لجهاز التحليل الخاص بغسل الأموال و DLP أن يحققا معادن التموين الأمثل، غير أن تحقيق هذه التسامح يتطلب باستمرار تحديد تواتر دقيق للحجم النسيج، وغالبا ما بعد الارتداد.
التوقعات المستقبلية والتكامل مع شبكات الأجيال المقبلة
مسار العمل الهجين
ومع نضج تكنولوجيا الطباعة 3D، من المرجح أن نرى التكامل السلس للعمليات الإضافة والتعاقدية في آلة واحدة تسمى التصنيع المضاف الهجين، ويمكن لهذه النظم أن تطبع أشكالاً شبه الشبكة ثم تطحن أسطحاً حرجة للتسامح النهائي، وهذا من شأنه أن يجمع بين حرية تصميم طباعة 3D وبين دقة شركة CNC، ومثالية لآليات التنمية المستدامة ذات الأداء العالي، و5 عناصر من نوع GL.
المواد الابتكارية للمتكررات العليا
وتُستخدم شبكات آلية التنمية النظيفة أساساً تحت 2 جيهرتز، ولكن الصناعة تتحرك نحو ترددات الموجات المتوسطة لخمسة جيات وما بعدها. ويجري تطوير مواد الطباعة 3D مع انخفاض معدلات الارتداد بالدبابات وأجهزة الديكل المصممة خصيصاً لهذه الفرق.
سلسلة الإمدادات الرقمية اللامركزية
ويمكن أن يؤدي مفهوم طباعة قطع الغيار عند نقطة الحاجة إلى شاحنة برج أو في مستودع إقليمي يكتسب محركات، كما أن تأمين توزيع الملفات الرقمية، إلى جانب بيانات مطبوعة مصدق عليها، إلى إنشاء سلسلة لا مركزية من الإمدادات تقلل من تكاليف اللوجستيات ومن البصمات الكربونية، وبالنسبة لشبكات آلية التنمية النظيفة ذات البنية التحتية القديمة، فإن هذا النهج يوسع نطاق خدمة محطات الأساس المثبتة دون الاعتماد على المصانع القديمة.
خاتمة
وقد أثبت الطباعة من 3D بالفعل قدرتها على تحويل تركيب عناصر شبكة آلية التنمية النظيفة ذات الطابع الافتراضي السريع، والضربات الصغيرة الفعالة من حيث التكلفة، والجيوميتات التي كانت غير صالحة في السابق، وفي حين أن التحديات في المواد، والتسامح، والاعتماد ما زالت قائمة، فإن التقدم الجاري في تكنولوجيا الطابعات، والتجهيز بعد التجهيز، والنُهج الهجينة تُحدث باستمرار الفجوة مع الأساليب التقليدية التي تُحدث بها شركات تشغيل الشبكة التي تُخفض فيها تكاليف الصيانة المضافة.