Este ejemplo de LDS muestra cómo los ingenieros de Taoglas colaboraron en el desarrollo de la antena del SmartWatch. Aquí se describe cómo el cliente recibió servicios de asesoramiento en el diseño, la optimización y la ejecución de su antena exclusiva, diseñada para el SmartWatch. Tal y como se vio en un ejemplo anterior, «Taoglas : Soluciones LDS para la industria de la automoción», las soluciones altamente innovadoras para estos proyectos se llevaron a cabo y se fabricaron utilizando las capacidades de fabricación de LDS de Taoglas en Taiwán.
Ejemplo: SmartWatch | Sector: dispositivos wearables
Reto
El diseño de un nuevo reloj inteligente brindó a Taoglas la oportunidad de colaborar con uno de sus clientes para ofrecer una solución muy innovadora al sector de los dispositivos wearables.
«El reto consistía en integrar dos antenas eficientes y de alto rendimiento en un dispositivo portátil compacto y de perfil bajo. Otro de los objetivos era reducir el número de componentes y facilitar el montaje», afirmó Will Levingstone, jefe del equipo de ingeniería mecánica de l Taoglas .
La primera antena era una antena GNSS de 1575 MHz destinada a proporcionar información de posicionamiento personal. La segunda antena era una antena Bluetooth® de 2,4 GHz destinada a las comunicaciones de datos.
El proceso de diseño
Paso 1: el modelo
La primera fase del diseño consistió en modelar el dispositivo físico en 3D y seleccionar la resina polimérica LDS óptima. Taoglas utilizó SolidWorks® para definir con claridad la estructura 3D, comunicarse con el cliente y garantizar que la antena pudiera integrarse en el diseño previsto del producto.
Dado que se trataba de una aplicación para dispositivos que se llevan puestos, la resina polimérica LDS seleccionada fue el policarbonato [PC]. El policarbonato es una de las muchas resinas poliméricas LDS homologadas* por LPKF disponibles. A continuación se incluye una lista de las resinas LDS más habituales que se pueden utilizar:
- Policarbonato (PC)
- Acrilonitrilo-butadieno-estireno (ABS)
- Polipropileno (PP)
- Nailon (PPA)
- Tereftalato de polietileno (PET)
- Tereftalato de polibutileno (PBT)
- Sulfuro de polifenileno (PPS)
- Polímeros de cristal líquido (LCP)
Paso 2: Las antenas
Una vez finalizado el diseño físico y seleccionada la resina polimérica adecuada, se pudo comenzar con los diseños básicos de las antenas. Para el modelado completo de las antenas, Taoglas utilizó CST Microwave Studio®. Las dos antenas se diseñaron para encajar en la superficie de la pieza de plástico (véase la figura 2). A esta pieza de plástico se la conoce comúnmente como «soporte de la antena». El soporte de la antena, en este caso, tenía un radio exterior de 38 mm y una altura de 3,2 mm, lo que proporcionaba una solución muy compacta. El soporte también se diseñó para encajar a presión en la carcasa exterior del reloj y para ofrecer puntos de conexión sencillos a la placa electrónica principal [PCB].
La modelización del diseño en CST permite realizar ajustes en el diseño y optimizar la antena sin necesidad de recurrir a un proceso de «prueba y error», lo que, a su vez, ha reducido los costes y los plazos de entrega del diseño en su conjunto. A continuación se muestran imágenes de los diagramas de radiación optimizados desarrollados en CST.
Paso 3 – Producción
Las primeras muestras de producción del marco del SmartWatch se fabricaron utilizando la tecnología LDS de Taoglas en Taiwán. El láser LDS MicroLine 160i (véase la figura 4) se puede configurar rápidamente para transferir con precisión el patrón de antena desde los datos CAD a la superficie de los primeros soportes moldeados. Una vez completado el patrón de antena, las áreas activadas de la pieza se metalizan mediante un proceso de recubrimiento químico. El proceso de recubrimiento químico utilizado deposita un mínimo de 12 µm de cobre, seguidos de 4 µm de níquel.
Conclusión:
Taoglas Pudo proporcionar al cliente dos antenas altamente integradas y eficientes en un único soporte de antena. Las antenas funcionaron correctamente dentro de este dispositivo compacto y de perfil bajo. La solución LDS, proporcionada por Taoglas , superó con creces a los enfoques tradicionales, ya que las antenas podían colocarse en las ubicaciones más alejadas de los componentes electrónicos activos. Debido a las limitaciones de espacio, las antenas tradicionales son difíciles de utilizar y afectan a los requisitos de espacio y rendimiento. La tecnología LDS permitió optimizar rápidamente los diagramas de radiación de las antenas y el rendimiento asociado. Se implementaron de inmediato pequeños cambios en el diseño y el patrón de la antena sin coste alguno y sin necesidad de costosas modificaciones en las herramientas de fabricación. Una vez finalizado, este producto pasó rápidamente a la producción en serie.