DE102019203842A1

DE102019203842A1 - Radar antenna structure and manufacturing method for manufacturing a radar antenna structure

Info

Publication number: DE102019203842A1
Application number: DE102019203842.5A
Authority: DE
Inventors: Constantin Bauer; Miroslav Knezevic; Thomas Schalk
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2019-03-21
Filing date: 2019-03-21
Publication date: 2020-09-24
Also published as: WO2020188093A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Herstellungsverfahren zum Herstellen einer Radarantennenstruktur, und auf eine gemäß dem Herstellungsverfahren hergestellte Radarantennenstruktur. Das Herstellungsverfahren umfasst ein Platzieren von ein oder mehreren Formkernen in einer Gusskammer. Die ein oder mehreren Formkerne sind aus einem ersten Material gefertigt. Das Herstellungsverfahren umfasst ein Herstellen eines Grundkörpers der Radarantennenstruktur durch Einbringen eines zweiten Materials in die Gusskammer. Das Herstellungsverfahren umfasst ferner ein Ausschmelzen der ein oder mehreren Formkerne. Das zweite Material weist zum Zeitpunkt des Ausschmelzens einen höheren Schmelzpunkt auf als das erste Material. Durch das Ausschmelzen der ein oder mehreren Formkerne werden ein oder mehrere Hohlräume in dem Grundkörper ausgebildet. Die ein oder mehreren Formkerne sind so geformt, dass nach dem Ausschmelzen der ein oder mehreren Formkerne die ein oder mehreren Hohlräume jeweils eine Hohlkammerstruktur und ein oder mehrere Hohlleiterstrukturen aufweisen. Die Hohlkammerstruktur ist dazu ausgelegt, um empfangene Radarsignale in die ein oder mehreren Hohlleiterstrukturen einzukoppeln.The present invention relates to a manufacturing method for manufacturing a radar antenna structure, and to a radar antenna structure manufactured according to the manufacturing method. The manufacturing method includes placing one or more mold cores in a casting chamber. The one or more mold cores are made from a first material. The manufacturing method comprises manufacturing a base body of the radar antenna structure by introducing a second material into the casting chamber. The manufacturing method also includes melting out the one or more mold cores. At the time of melting out, the second material has a higher melting point than the first material. By melting out the one or more mold cores, one or more cavities are formed in the base body. The one or more mold cores are shaped such that after the one or more mold cores have melted out, the one or more cavities each have a hollow chamber structure and one or more hollow conductor structures. The hollow chamber structure is designed to couple received radar signals into the one or more waveguide structures.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Herstellungsverfahren zum Herstellen einer Radarantennenstruktur, und auf eine gemäß dem Herstellungsverfahren hergestellte Radarantennenstruktur.The present invention relates to a manufacturing method for manufacturing a radar antenna structure, and to a radar antenna structure manufactured according to the manufacturing method.

Radarantennen werden genutzt, um eine hochfrequent emittierte Energie eines Radarsenders in elektromagnetische Felder umzusetzen, deren Leistung durch die Radarantenne in bestimmte Richtungen verteilt wird. Gleichzeitig werden die Antennen auch für den Empfang der Echosignale, die auf den emittierten Signalen basieren, genutzt. Eine mögliche Implementierung von Radarantennen stellen sogenannte Hornstrahler dar. Hornstrahler umfassen im Allgemeinen eine trichterähnliche Struktur (die etwa an die Form eines Exponentialtrichters angenähert sein kann) und ein oder mehrere Hohlleiter, die der Speisung eines Signals in die trichterähnliche Struktur dienen. In anderen Radarantennen können auch komplexere Strukturen genutzt werden, um das Signal in die ein oder mehreren Hohlleiter einzuspeisen. Diese Radarantennen werden im Folgenden als Hohlraumantennen bezeichnet. Hornantennen sind dabei eine spezielle Form der Hohlraumantennen.Radar antennas are used to convert high-frequency energy emitted by a radar transmitter into electromagnetic fields, the power of which is distributed in certain directions by the radar antenna. At the same time, the antennas are also used to receive the echo signals based on the emitted signals. One possible implementation of radar antennas are so-called horn antennas. Horn antennas generally comprise a funnel-like structure (which can approximate the shape of an exponential funnel) and one or more waveguides that are used to feed a signal into the funnel-like structure. In other radar antennas, more complex structures can also be used to feed the signal into the one or more waveguides. These radar antennas are referred to below as cavity antennas. Horn antennas are a special form of cavity antennas.

Hornantennen werden im Stand der Technik verschiedentlich hergestellt. So offenbart die Schrift DE 69304983 T2 eine mittels Kunststoffspritzguss geformte Mikrowellenantenne mit metallisierter Oberfläche. Dabei wird die Mikrowellenantenne in verschiedene, in einem Spritzgussverfahren gegossene Unterbaugruppen unterteilt, die anschließend mechanisch verbunden werden, um die komplexen Strukturen der Mikrowellenantenne zu bilden.Horn antennas are manufactured variously in the prior art. So the Scriptures reveal DE 69304983 T2 a microwave antenna molded using plastic injection molding with a metallized surface. The microwave antenna is divided into various sub-assemblies cast in an injection molding process, which are then mechanically connected to form the complex structures of the microwave antenna.

Alternativ werden in manchen Fällen additive Herstellungsverfahren genutzt, wie sie aus dem 3D-Druck bekannt sind, um Radarantennen herzustellen.Alternatively, additive manufacturing processes, such as those known from 3D printing, are used in some cases to manufacture radar antennas.

Beiden Ansätzen ist gemein, dass sie zeitaufwändig und teuer sind und sich daher für die Fertigung von Radarantennen in Großserien, etwa für den Bereich der Fahrzeugsensoren, nur bedingt eignen.Both approaches have in common that they are time-consuming and expensive and are therefore only suitable to a limited extent for the production of radar antennas in large series, for example in the field of vehicle sensors.

Aus der Druckschrift DE 3820574 A1 ist zudem bekannt, mit Elastomer oder Duroplast ummantelte verlorene Kerne zu verwenden, um Kunststoffhohlformkörper herzustellen. Zudem ist in Schrift DE 7036315 U ein Reflektor für elektromagnetische Wellen auf Basis eines galvanisierten Kunststoffbauteils vorgestellt.From the pamphlet DE 3820574 A1 It is also known to use lost cores sheathed with elastomer or thermosetting plastic in order to produce hollow plastic bodies. It is also in writing DE 7036315 U presented a reflector for electromagnetic waves based on a galvanized plastic component.

Es stellt sich die erfindungsgemäße Aufgabe eine Radarantennenstruktur mittels eines Herstellungsverfahrens herzustellen, das eine kostengünstige Herstellung der Radarantennenstruktur mit komplexen inneren Hohlleitern ermöglicht.The object according to the invention is to produce a radar antenna structure by means of a production method which enables cost-effective production of the radar antenna structure with complex inner waveguides.

Die Erfindung basiert auf der Idee, die Radarantenne in einem Urformverfahren, wie etwa dem Spritzguss, unter der Verwendung von sogenannten verlorenen Kernen (Formkernen) herzustellen. Dabei werden ein oder mehrere Formkerne in einer Gusskammer platziert. Anschließend wird ein Grundkörper der Radarantenne in der Gusskammer hergestellt. Um eine Hohlkammerstruktur (etwa eine Trichterstruktur) und eine oder mehrere Hohlleiterstrukturen der Radarantennen zu erhalten werden anschließend die ein oder mehreren Formkerne ausgeschmolzen und aus dem Grundkörper entfernt. Dazu ist es notwendig, dass zumindest zum Zeitpunkt des Ausschmelzens der Grundkörper einen höheren Schmelzpunkt aufweist als die ein oder mehreren Formkerne. Ist der Grundkörper aus einem elektrisch leitfähigen Material hergestellt, so ist kein weiterer Schritt nötig. Ist dies nicht der Fall, so wird eine Oberfläche der Hohlkörper, die die Hohlkammerstruktur und die ein oder mehreren Hohlleiterstrukturen bilden, ferner durch eine elektrisch leitfähige Metallisierung beschichtet.The invention is based on the idea of producing the radar antenna in a primary molding process, such as injection molding, using so-called lost cores (mold cores). One or more mold cores are placed in a casting chamber. A base body for the radar antenna is then manufactured in the casting chamber. In order to obtain a hollow chamber structure (for example a funnel structure) and one or more waveguide structures of the radar antennas, the one or more mold cores are then melted out and removed from the base body. For this it is necessary that at least at the time of melting out the base body has a higher melting point than the one or more mold cores. If the base body is made of an electrically conductive material, no further step is necessary. If this is not the case, a surface of the hollow bodies which form the hollow chamber structure and the one or more hollow conductor structures is further coated by an electrically conductive metallization.

Durch Nutzung von verlorenen Kernen können auch komplexe Strukturen, wie etwa die Hohlkammerstruktur und die Hohlleiterstrukturen hergestellt werden, ohne dass die Radarantennenstruktur aus verschiedenen Teilen zusammengefügt oder additiv aufgebaut werden muss. Dadurch wird eine kostengünstige Fertigung der Radarantennenstruktur möglich.By using lost cores, complex structures, such as the hollow chamber structure and the waveguide structures, can also be produced without the radar antenna structure having to be assembled from different parts or built up additively. This enables the radar antenna structure to be manufactured at low cost.

Ausführungsbeispiele schaffen somit ein Herstellungsverfahren zum Herstellen einer Radarantennenstruktur. Das Herstellungsverfahren umfasst ein Platzieren von ein oder mehreren Formkernen in einer Gusskammer. Die ein oder mehreren Formkerne sind aus einem ersten Material gefertigt. Das Herstellungsverfahren umfasst ein Herstellen eines Grundkörpers der Radarantennenstruktur durch Einbringen eines zweiten Materials in die Gusskammer. Das Herstellungsverfahren umfasst ferner ein Ausschmelzen der ein oder mehreren Formkerne. Das zweite Material weist zum Zeitpunkt des Ausschmelzens einen höheren Schmelzpunkt auf als das erste Material. Durch das Ausschmelzen der ein oder mehreren Formkerne werden ein oder mehrere Hohlräume in dem Grundkörper ausgebildet. Die ein oder mehreren Formkerne sind so geformt, dass nach dem Ausschmelzen der ein oder mehreren Formkerne die ein oder mehreren Hohlräume jeweils eine Hohlkammerstruktur und ein oder mehrere Hohlleiterstrukturen aufweisen. Die Hohlkammerstruktur ist dazu ausgelegt, um empfangene Radarsignale in die ein oder mehreren Hohlleiterstrukturen einzukoppeln. Dabei kann die Hohlkammerstruktur jeweils als Trichterstruktur ausgebildet sein.Embodiments thus create a manufacturing method for manufacturing a radar antenna structure. The manufacturing method includes placing one or more mold cores in a casting chamber. The one or more mold cores are made from a first material. The manufacturing method comprises manufacturing a base body of the radar antenna structure by introducing a second material into the casting chamber. The manufacturing method also includes melting out the one or more mold cores. At the time of melting out, the second material has a higher melting point than the first material. By melting out the one or more mold cores, one or more cavities are formed in the base body. The one or more mold cores are shaped such that after the one or more mold cores have melted out, the one or more cavities each have a hollow chamber structure and one or more hollow conductor structures. The hollow chamber structure is designed to couple received radar signals into the one or more waveguide structures. The hollow chamber structure can be designed as a funnel structure.

In manchen Ausführungsbeispielen, etwa in Ausführungsbeispielen, in denen das zweite Material nicht selbst elektrisch leitfähig ist, umfasst das Herstellungsverfahren ferner ein Beschichten einer Oberfläche der ein oder mehreren Hohlräume durch eine elektrisch leitfähige Metallisierung. Dies ermöglicht die Nutzung der ein oder mehreren Hohlräume als Teil einer Radarantenne, da durch die elektrisch leitfähige Oberfläche die Radarstrahlung reflektiert und entlang der Hohlleiter geleitet wird. Alternativ kann das zweite Material ein elektrisch leitfähiges Material sein, so dass eine Oberfläche der ein oder mehreren Hohlräume elektrisch leitend ausgebildet ist.In some exemplary embodiments, for example in exemplary embodiments in which the second Material is not itself electrically conductive, the production method further comprises coating a surface of the one or more cavities with an electrically conductive metallization. This enables the one or more cavities to be used as part of a radar antenna, since the electrically conductive surface reflects the radar radiation and guides it along the waveguide. Alternatively, the second material can be an electrically conductive material, so that a surface of the one or more cavities is designed to be electrically conductive.

Beispielsweise kann die Oberfläche der ein oder mehreren Hohlräume mittels eines galvanischen Verfahrens metallisiert werden. Die Oberfläche der ein oder mehreren Hohlräume kann beispielsweise mittels einer stromlosen Galvanik metallisiert werden. Dies ermöglicht eine Metallisierung der Oberfläche der ein oder mehreren Hohlräume auch bei komplexen Strukturen.For example, the surface of the one or more cavities can be metallized by means of a galvanic process. The surface of the one or more cavities can be metallized, for example, by means of electroless electroplating. This enables the surface of the one or more cavities to be metallized even in the case of complex structures.

In zumindest einigen Ausführungsbeispielen ist das zweite Material ein Kunststoff. Beispielsweise kann das zweite Material ein thermoplastischer Kunststoff sein. Thermoplasten lassen sich einfach in Spritzgussverfahren anwenden. Alternativ kann das zweite Material ein duroplastischer Kunststoff sein. Duroplasten haben den Vorteil, dass sie nach ihrer Aushärtung durch Erwärmung oder andere Maßnahmen nicht mehr verformt werden können, etwa beim Ausschmelzen der ein oder mehreren Formkerne. Duroplaste können auch eine niedrigere Verarbeitungstemperatur aufweisen, wodurch die thermische Belastung der Formkerne und somit die Gefahr eines lokalen Aufschmelzens reduziert werden kann. Ein Aufschmelzen würde zu Abweichungen der gewünschten Hohlleitergeometrie führen.In at least some exemplary embodiments, the second material is a plastic. For example, the second material can be a thermoplastic plastic. Thermoplastics can easily be used in injection molding processes. Alternatively, the second material can be a thermosetting plastic. Thermosetting plastics have the advantage that after they have hardened they can no longer be deformed by heating or other measures, for example when the one or more mold cores are melted out. Thermosets can also have a lower processing temperature, which can reduce the thermal load on the mold cores and thus the risk of local melting. Melting would lead to deviations in the desired waveguide geometry.

In Ausführungsbeispielen ist der Grundkörper der Radarantennenstruktur einteilig ausgebildet. Da ein Zusammenfügen von verschiedenen Bauelementen vermieden wird kann so die Zahl der Herstellungsschritte verringert werden.In exemplary embodiments, the base body of the radar antenna structure is designed in one piece. Since the assembly of different components is avoided, the number of manufacturing steps can be reduced.

In manchen Ausführungsbeispielen umfasst das Herstellungsverfahren ferner ein Herstellen der ein oder mehreren Formkerne in einem Gussverfahren oder in einem additiven Herstellungsverfahren. Diese Formkerne können anschließend im Herstellungsverfahren genutzt werden.In some exemplary embodiments, the manufacturing method further comprises manufacturing the one or more mold cores in a casting method or in an additive manufacturing method. These mold cores can then be used in the manufacturing process.

Ausführungsbeispiele schaffen ferner eine Radarantennenstruktur, hergestellt nach dem Herstellungsverfahren.Embodiments also create a radar antenna structure manufactured according to the manufacturing method.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen werden nachfolgend anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele, auf welche Ausführungsbeispiele generell jedoch nicht insgesamt beschränkt sind, näher beschrieben. Es zeigen:

1a und 1b zeigen Flussdiagramme von Ausführungsbeispielen eines Herstellungsverfahrens zum Herstellen einer Radarantennenstruktur;
2 zeigt eine schematische Darstellung einer Radarantennenstruktur in einer 3D-Ansicht und einer Schnittansicht;
3 zeigt ein Flussdiagramm eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Herstellungsverfahrens zum Herstellen einer Radarantennenstruktur;
4 zeigt ein schematisches Diagramm eines Formkerns;
5 zeigt ein schematisches Diagramm einer Platzierung eines Formkerns in einer Gusskammer;
6a bis 6c zeigen verschiedene Ausführungsbeispiele von Konzepten zum Entfernen von flüssigen Rückständen eines Formkerns aus einem Grundkörper einer Radarantennenstruktur; und
7 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Radarantennenstruktur.

Further advantageous configurations are described in more detail below with reference to the exemplary embodiments shown in the drawings, to which exemplary embodiments are generally but not limited as a whole. Show it:

1a and 1b show flow charts of exemplary embodiments of a manufacturing method for manufacturing a radar antenna structure;
2 shows a schematic representation of a radar antenna structure in a 3D view and a sectional view;
3 shows a flow diagram of a further exemplary embodiment of a manufacturing method for manufacturing a radar antenna structure;
4th Figure 3 shows a schematic diagram of a mandrel;
5 Figure 12 is a schematic diagram of placement of a mandrel in a casting chamber;
6a to 6c show various exemplary embodiments of concepts for removing liquid residues of a mold core from a base body of a radar antenna structure; and
7th Figure 3 shows another embodiment of a radar antenna structure.

Verschiedene Ausführungsbeispiele werden nun ausführlicher unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben, in denen einige Ausführungsbeispiele dargestellt sind. Bei der nachfolgenden Beschreibung der beigefügten Figuren, die lediglich einige exemplarische Ausführungsbeispiele zeigen, können gleiche Bezugszeichen gleiche oder vergleichbare Komponenten bezeichnen. Ferner können zusammenfassende Bezugszeichen für Komponenten und Objekte verwendet werden, die mehrfach in einem Ausführungsbeispiel oder in einer Zeichnung auftreten, jedoch hinsichtlich eines oder mehrerer Merkmale gemeinsam beschrieben werden.Various embodiments will now be described more fully with reference to the accompanying drawings, in which some embodiments are shown. In the following description of the attached figures, which only show a few exemplary embodiments, the same reference symbols can designate the same or comparable components. Furthermore, summarizing reference symbols can be used for components and objects that appear several times in an exemplary embodiment or in a drawing, but are described jointly with regard to one or more features.

Die 1a und 1b zeigen Flussdiagramme von Ausführungsbeispielen eines Herstellungsverfahrens zum Herstellen einer Radarantennenstruktur. Das Herstellungsverfahren umfasst ein Platzieren 120 von ein oder mehreren Formkernen in einer Gusskammer. Die ein oder mehreren Formkerne sind aus einem ersten Material gefertigt. Das Herstellungsverfahren umfasst ferner ein Herstellen 130 eines Grundkörpers der Radarantennenstruktur durch Einbringen eines zweiten Materials in die Gusskammer. Das Herstellungsverfahren umfasst ferner ein Ausschmelzen 140 der ein oder mehreren Formkerne. Das zweite Material weist zum Zeitpunkt des Ausschmelzens einen höheren Schmelzpunkt auf als das erste Material. Durch das Ausschmelzen der ein oder mehreren Formkerne werden ein oder mehrere Hohlräume in dem Grundkörper ausgebildet. Die ein oder mehreren Formkerne sind so geformt, dass nach dem Ausschmelzen der ein oder mehreren Formkerne die ein oder mehreren Hohlräume jeweils eine Hohlkammerstruktur und ein oder mehrere Hohlleiterstrukturen aufweisen. Die Hohlkammerstruktur ist dazu ausgelegt, um empfangene Radarsignale in die ein oder mehreren Hohlleiterstrukturen einzukoppeln. Dabei kann die Hohlkammerstruktur jeweils als Trichterstruktur ausgebildet sein.The 1a and 1b show flow diagrams of exemplary embodiments of a manufacturing method for manufacturing a radar antenna structure. The manufacturing process includes placing 120 of one or more mold cores in a casting chamber. The one or more mold cores are made from a first material. The manufacturing method further includes manufacturing 130 a base body of the radar antenna structure by introducing a second material into the casting chamber. The manufacturing method also includes melting out 140 the one or more mold cores. At the time of melting out, the second material has a higher melting point than the first material. By melting out the one or more mold cores one or more formed a plurality of cavities in the base body. The one or more mold cores are shaped such that after the one or more mold cores have melted out, the one or more cavities each have a hollow chamber structure and one or more hollow conductor structures. The hollow chamber structure is designed to couple received radar signals into the one or more waveguide structures. The hollow chamber structure can be designed as a funnel structure.

Das Herstellungsverfahren basiert darauf, ein oder mehrere Formkerne, sogenannte „verlorene Kerne“, aus einem ersten Material in eine Gusskammer einzusetzen und diese Gusskammer anschließend mit einem zweiten Material zu füllen, um den Grundkörper der Radarantennenstruktur herzustellen. Die ein oder mehreren Formkerne sind aus einem ersten Material gefertigt. Beispielsweise kann das erste Material einer (niedrigschmelzenden) Metalllegierung entsprechen oder eine solche umfassen, oder das erste Material kann einem Kunststoff (mit einem niedrigen Schmelzpunkt) entsprechen oder einen solchen umfassen. Beispielsweise kann der Schmelzpunkt des ersten Materials geringer als 200° C (oder geringer als 150° C, geringer als 100° C, geringer als 80° C) sein. Damit sich die ein oder mehreren Formkerne aus dem Grundkörper ausschmelzen lassen weist das zweite Material, aus dem der Grundkörper gefertigt ist, zum Zeitpunkt des Ausschmelzens einen höheren Schmelzpunkt auf als das erste Material. Beispielsweise kann das zweite Material zum Zeitpunkt des Ausschmelzens einen Schmelzpunkt aufweisen, der zumindest 20° C (oder zumindest 50° C, zumindest 100° C) über dem Schmelzpunkt des ersten Materials liegt.The manufacturing process is based on inserting one or more mold cores, so-called “lost cores”, made of a first material into a casting chamber and then filling this casting chamber with a second material in order to produce the basic body of the radar antenna structure. The one or more mold cores are made from a first material. For example, the first material can correspond to or comprise a (low-melting point) metal alloy, or the first material can correspond to or comprise a plastic (with a low melting point). For example, the melting point of the first material can be less than 200 ° C. (or less than 150 ° C., less than 100 ° C., less than 80 ° C.). So that the one or more mold cores can be melted out of the base body, the second material from which the base body is made has a higher melting point than the first material at the time of melting out. For example, at the time of melting out, the second material can have a melting point which is at least 20 ° C. (or at least 50 ° C., at least 100 ° C.) above the melting point of the first material.

Dabei kann der Schmelzpunkt des zweiten Materials auch schon bei dem Herstellen des Grundkörpers höher sein als der Schmelzpunkt des ersten Materials, etwa, falls das zweite Material ein thermoplastischer Kunststoff ist. Thermoplastische Kunststoff sind Kunststoffe, die sich in einem bestimmten Temperaturbereich reversibel verformen lassen. Alternativ kann der Schmelzpunkt des zweiten Materials nach dem Herstellen des Grundkörpers höher liegen als vor Beginn der Herstellung, etwa, falls das zweite Material ein duroplastischer Kunststoff ist. Duroplastische Kunststoffe sind Kunststoffe, die nach ihrer Aushärtung durch Erwärmung oder andere Maßnahmen nicht mehr verformt werden können. Da duroplastische Kunststoffe nach dem Aushärten keinen Schmelzpunkt mehr aufweisen sondern in die Pyrolyse übergehen, ist der Schmelzpunkt des duroplastischen Materials im Sinne dieser Anmeldung als höher anzusehen als der Schmelzpunkt des ersten Materials, falls das erste Material bei einer Temperatur schmilzt, bei der sich das zweite Material (noch) nicht pyrolytisch zersetzt. In anderen Worten ist im Sinne dieser Anmeldung als Schmelztemperatur bei duroplastischen Kunststoffen die Temperatur anzusetzen, bei der im zweiten Material ein Bindungsbruch innerhalb großer Moleküle in kleinere Moleküle erzwungen wird.The melting point of the second material can also be higher than the melting point of the first material when the base body is being produced, for example if the second material is a thermoplastic. Thermoplastic plastics are plastics that can be reversibly deformed within a certain temperature range. Alternatively, the melting point of the second material after the production of the base body can be higher than before the start of production, for example if the second material is a thermosetting plastic. Thermosetting plastics are plastics which, after hardening, can no longer be deformed by heating or other measures. Since thermosetting plastics no longer have a melting point after curing but go into pyrolysis, the melting point of the thermosetting material in the sense of this application is to be regarded as higher than the melting point of the first material if the first material melts at a temperature at which the second material is Material not (yet) decomposed pyrolytically. In other words, for the purposes of this application, the melting temperature for thermosetting plastics is to be taken as the temperature at which a bond break within large molecules is forced into smaller molecules in the second material.

In zumindest manchen Ausführungsbeispielen umfasst das Verfahren, wie in 1b gezeigt ist, ferner ein Herstellen 110 der ein oder mehreren Formkerne in einem Gussverfahren (etwa ein Spritzgussverfahren) oder in einem additiven Herstellungsverfahren (etwa in einem 3D-Druck-Verfahren wie der Stereolithographie oder der Schmelzschichtung).In at least some exemplary embodiments, as in FIG 1b is shown, also a manufacturing 110 the one or more mold cores in a casting process (such as an injection molding process) or in an additive manufacturing process (such as in a 3D printing process such as stereolithography or melt layering).

Die ein oder mehreren Formkerne sind so geformt, dass nach dem Ausschmelzen der ein oder mehreren Formkerne die ein oder mehreren Hohlräume jeweils eine Hohlkammerstruktur und ein oder mehrere Hohlleiterstrukturen aufweisen. Beispielseise kann jeder Formkern, wie in 4 gezeigt, zwar einteilig ausgebildet sein, aber mehrere Teilabschnitte umfassen, die nach dem Ausschmelzen die Hohlkammerstruktur und die ein oder mehreren Hohlleiterstrukturen ausbilden. Dabei kann der Formkern einen Teilabschnitt 42a umfassen, der die Hohlkammerstruktur 42 (etwa als Sammeltrichter einer Trichterstruktur) ausbildet, und ein oder mehrere Teilstrukturen 44a; 46a, die die ein oder mehrere Hohlleiterstrukturen 44; 46 (etwa als Kanäle) ausbilden. Dabei kann ein Hohlraum 40 durch die Hohlkammerstruktur 42 und die ein oder mehreren Hohlleiterstrukturen 44; 46 gebildet werden. Die Hohlkammerstruktur 42 bildet zusammen mit den ein oder mehreren Hohlleiterstrukturen 44; 46 einen zusammenhängenden Hohlleiter 40. In anderen Worten bildet jeder Hohlraum der ein oder mehreren Hohlräume einen zusammenhängenden Hohlleiter. Dieser Hohlleiter kann durch diejenigen Abschnitte 40a des Formkerns gebildet werden, die sich bei dem Einbringen des zweiten Materials in der Gusskammer 20 befinden. Zudem kann jeder Formkern Positionier- und Fixierungshilfen 410; 420; 430 umfassen, mit denen der Formkern in oder an der Gusskammer 20 befestigt wird.The one or more mold cores are shaped such that after the one or more mold cores have melted out, the one or more cavities each have a hollow chamber structure and one or more hollow conductor structures. For example, any mold core, as in 4th shown, may be formed in one piece, but comprise several subsections which, after melting out, form the hollow chamber structure and the one or more hollow conductor structures. The mold core can have a partial section 42a include the hollow chamber structure 42 (for example as a collecting funnel of a funnel structure), and one or more substructures 44a ; 46a that contain the one or more waveguide structures 44 ; 46 (e.g. as channels). This can be a cavity 40 through the hollow chamber structure 42 and the one or more waveguide structures 44 ; 46 are formed. The hollow chamber structure 42 forms together with the one or more waveguide structures 44 ; 46 a coherent waveguide 40 . In other words, each cavity of the one or more cavities forms a coherent waveguide. This waveguide can go through those sections 40a of the mold core are formed during the introduction of the second material in the casting chamber 20th are located. In addition, every mold core can have positioning and fixing aids 410 ; 420 ; 430 include with which the mold core in or on the casting chamber 20th is attached.

In zumindest manchen Ausführungsbeispielen können die ein oder mehreren Formkerne vor dem Einbringen des zweiten Materials größer sein als die ein oder mehreren Hohlräume, die nach dem Ausschmelzen der ein oder mehreren Formkerne entstehen. Dies kann darin begründet sein, dass sich die ein oder mehreren Formkerne bereits beim Einbringen des zweiten Materials in die Gusskammer aufgrund einer Wärme des zweiten Materials verformen können, und dadurch etwa durch das zweite Material zusammengedrückt werden können. Durch Herstellen einer Reihe von Prototypen lässt sich dabei experimentell herausfinden, mit welchen Dimensionen ein Formkern geformt sein kann, um eine gewünschte Form eines Hohlraums zu erreichen.In at least some exemplary embodiments, the one or more mold cores before the introduction of the second material can be larger than the one or more cavities that arise after the one or more mold cores are melted out. This can be due to the fact that the one or more mold cores can already be deformed when the second material is introduced into the casting chamber due to heat from the second material, and can thereby be compressed, for example, by the second material. By producing a series of prototypes, it is possible to find out experimentally the dimensions with which a mold core can be shaped in order to achieve a desired shape of a cavity.

Das Herstellungsverfahren umfasst ferner das Herstellen 130 eines Grundkörpers der Radarantennenstruktur durch Einbringen des zweiten Materials in die Gusskammer. Beispielsweise kann das zweite Material verflüssigt werden und in einem flüssigen Zustand in die Gusskammer eingeführt werden. So kann das zweite Material ein Kunststoff sein, etwa ein thermoplastischer Kunststoff oder ein duroplastischer Kunststoff (etwa ein ausgehärtetes Kunstharz). Ist das zweite Material ein thermoplastischer Kunststoff, so kann das zweite Material geschmolzen werden und im geschmolzenen Zustand in die Gusskammer gefüllt werden. Ist das zweite Material ein duroplastischer Kunststoff, so kann das zweite Material in flüssiger Form (etwa geschmolzen oder in einer Lösung) in die Gusskammer gefüllt werden und dort ausgehärtet werden, etwa thermisch gehärtet oder durch einen Katalysator oder Härter gehärtet. So kann das zweite Material etwa bei dem Einbringen in die Gusskammer aus mehreren Komponenten bestehen, die bei der Herstellung des Grundkörpers verbunden werden, etwa durch Härten des zweiten Materials. In anderen Worten kann das Herstellungsverfahren ferner ein Härten des zweiten Materials umfassen, etwa, falls das zweite Material ein duroplastischer Kunststoff ist.The manufacturing method further includes manufacturing 130 a base body of the radar antenna structure by introducing the second material into the casting chamber. For example, the second material can be liquefied and introduced into the casting chamber in a liquid state. The second material can be a plastic, for example a thermoplastic plastic or a thermosetting plastic (for example a cured synthetic resin). If the second material is a thermoplastic synthetic material, the second material can be melted and filled into the casting chamber in the melted state. If the second material is a thermosetting plastic, the second material can be filled into the casting chamber in liquid form (for example melted or in a solution) and cured there, for example thermally hardened or hardened by a catalyst or hardener. For example, when it is introduced into the casting chamber, the second material can consist of several components that are connected during the manufacture of the base body, for example by hardening the second material. In other words, the manufacturing method can further include hardening of the second material, for example if the second material is a thermosetting plastic.

In zumindest einigen Ausführungsbeispielen kann der Grundkörper der Radarantennenstruktur einteilig ausgebildet sein. In anderen Worten kann der Grundkörper nicht aus mehreren Schichten, die mechanisch oder durch ein chemisches Verfahren verbunden sind, bestehen. So kann der Grundkörper zumindest einen Hohlraum umfassen (etwa eine Mehrzahl von Hohlräumen), der eine Hohlkammerstruktur, etwa eine Trichterstruktur einer Hornantenne, und ein oder mehrere Hohlleiterstrukturen (etwa ein oder mehrere Zuleitungskanäle der Hornantenne) umfasst. Die Hohlkammerstruktur kann dazu ausgelegt sein, um empfangene Radarsignale in die ein oder mehreren Hohlleiterstrukturen einzukoppeln Eine Hohlleiterstruktur der ein oder mehreren Hohlleiterstrukturen kann dabei als kanalartige Struktur mit einer länglichen Ausdehnung und einem im Wesentlichen konstanten Querschnitt definiert sein. Dabei kann der Querschnitt beispielsweise rund oder rechteckig ausgeführt sein. Eine Hohlleiterstruktur kann dabei einen Verlauf haben, der nicht notwendigerweise gerade ist, d.h. ein Verlauf der Hohlleiterstruktur kann zumindest eine Abbiegung aufweisen, wobei die Abbiegung etwa einen Winkel von 45° oder 90° aufweisen kann. Dabei kann jede Hohlleiterstruktur auch Abbiegungen in mehreren Richtungen und Orientierungsebenen umfassen. Dabei kann ein Hohlraum nach dem Ausschmelzen der ein oder mehreren Formkerne an zumindest zwei verschiedenen Seiten des Grundkörpers zugänglich (offen) sein. So kann der Grundkörper für jeden Hohlraum an einer ersten Seite eine erste Öffnung aufweisen, an der die Hohlkammerstruktur des Hohlraums angeordnet ist. Der Grundkörper kann an zumindest einer zweiten, von der ersten verschiedenen, Seite ein oder mehrere zweite Öffnungen aufweisen, über die die ein oder mehreren Hohlleiterstrukturen des Hohlraums zugänglich sind.In at least some exemplary embodiments, the base body of the radar antenna structure can be designed in one piece. In other words, the base body cannot consist of several layers that are connected mechanically or by a chemical process. Thus, the base body can comprise at least one cavity (for example a plurality of cavities) which comprises a hollow chamber structure, for example a funnel structure of a horn antenna, and one or more waveguide structures (for example one or more feed channels of the horn antenna). The hollow chamber structure can be designed to couple received radar signals into the one or more waveguide structures. A waveguide structure of the one or more waveguide structures can be defined as a channel-like structure with an elongated extension and an essentially constant cross section. The cross-section can be designed, for example, round or rectangular. A waveguide structure can have a course that is not necessarily straight, i.e. a course of the waveguide structure can have at least one bend, wherein the bend can have an angle of approximately 45 ° or 90 °. Each waveguide structure can also include bends in several directions and orientation planes. In this case, after the one or more mold cores have melted out, a cavity can be accessible (open) on at least two different sides of the base body. Thus, the base body can have a first opening for each cavity on a first side, on which the cavity structure of the cavity is arranged. The base body can have one or more second openings on at least one second side different from the first, via which the one or more waveguide structures of the cavity are accessible.

Das Herstellungsverfahren umfasst ferner das Ausschmelzen 140 der ein oder mehreren Formkerne (nach dem Herstellen des Grundkörpers). Zum Ausschmelzen 140 der ein oder mehreren Formkerne kann der Grundkörper mit den ein oder mehreren Formkernen erhitzt werden, beispielsweise in einem Tauchbad oder durch eine Heizung, die den Grundkörper mit den Formkernen zumindest teilweise umhüllt. In den 6a bis 6c, die später detaillierter beschrieben werden, sind mehrere Varianten dargestellt. Beispielsweise kann der Grundkörper mit den ein oder mehreren Formkernen, wie in 6a gezeigt, in einem beheizten Tauchbad 610a erhitzt werden, um die ein oder mehreren Formkerne auszuschmelzen. Zusätzlich kann der Grundkörper im Tauchbad gedreht werden, so dass das geschmolzene erste Material durch die ein oder mehreren Hohlleiterstrukturen (oder durch die Hohlkammerstruktur) aus dem Grundkörper geleitet wird.The manufacturing method also includes melting out 140 the one or more mold cores (after manufacturing the base body). To melt out 140 the one or more mold cores, the base body with the one or more mold cores can be heated, for example in an immersion bath or by a heater that at least partially envelops the base body with the mold cores. In the 6a to 6c , which are described in more detail later, several variants are shown. For example, the base body with the one or more mold cores, as in FIG 6a shown in a heated immersion bath 610a be heated to melt the one or more mold cores. In addition, the base body can be rotated in the immersion bath, so that the melted first material is guided out of the base body through the one or more waveguide structures (or through the hollow chamber structure).

Alternativ kann der Grundkörper mit den ein oder mehreren Formkernen außerhalb eines Flüssigkeitsbads erhitzt werden. Für jeden Hohlraum kann an einer Öffnung des Grundkörpers ein Überdruck p erzeugt werden, so dass das geschmolzene erste Material durch den Überdruck aus dem Hohlraum gepresst wird, etwa in eine Auffangschale 620b. Dabei kann beispielsweise, wie in 6b gezeigt, der Überdruck an der Öffnung der Hohlkammerstruktur /Trichterstruktur 42 erzeugt werden und das geschmolzene Material kann durch die ein oder mehreren Hohlleiter 44; 46 in die Auffangschale 620b gepresst werden. Alternativ kann der Überdruck an den Öffnungen zu den ein oder mehreren Hohlleiterstrukturen erzeugt werden.Alternatively, the base body with the one or more mold cores can be heated outside of a liquid bath. For each cavity, an overpressure p can be generated at an opening in the base body, so that the molten first material is pressed out of the cavity by the overpressure, for example into a collecting tray 620b . For example, as in 6b As shown, the overpressure can be generated at the opening of the hollow chamber structure / funnel structure 42 and the molten material can flow through the one or more hollow conductors 44 ; 46 in the drip tray 620b be pressed. Alternatively, the overpressure can be generated at the openings to the one or more waveguide structures.

Alternativ kann an zumindest einer der Öffnungen des Grundkörpers ein Unterdruck erzeugt werden, so dass das geschmolzene erste Material durch den Unterdruck aus dem Hohlraum gesaugt wird. Beispielsweise kann, wie in 6c gezeigt, der Unterdruck an den Öffnungen zu den ein oder mehreren Hohlleiterstrukturen 44; 46 erzeugt werden, etwa in der Auffangschale 620c, und das geschmolzene Material der ein oder mehreren Formkerne kann durch den Unterdruck aus dem Hohlraum in die Auffangschale 620c gesaugt werden.Alternatively, a negative pressure can be generated at at least one of the openings in the base body, so that the melted first material is sucked out of the cavity by the negative pressure. For example, as in 6c shown, the negative pressure at the openings to the one or more waveguide structures 44 ; 46 generated, for example in the drip tray 620c , and the melted material of the one or more mold cores can by the negative pressure from the cavity into the collecting tray 620c be sucked.

Durch das Ausschmelzen der ein oder mehreren Formkerne werden ein oder mehrere Hohlräume in dem Grundkörper ausgebildet. In anderen Worten entspricht die Form der ein oder mehreren Hohlräume im Wesentlichen der Form zumindest eines Teils der Formkerne, der in der Gusskammer angeordnet ist.By melting out the one or more mold cores, one or more cavities are formed in the base body. In other words, the shape of the one or more cavities essentially corresponds to the shape of at least one Part of the mold cores, which is arranged in the casting chamber.

Um als Radarantenne zu dienen ist die Oberfläche der Hohlkammerstruktur und der ein oder mehreren Hohlleiterstrukturen elektrisch leitfähig, so dass die Radarstrahlung an der Oberfläche reflektiert wird. Dabei kann beispielsweise das zweite Material ein elektrisch leitfähiges Material sein, so dass eine Oberfläche der ein oder mehreren Hohlräume elektrisch leitend ausgebildet ist. Dazu kann das zweite Material etwa ein Metall sein. Alternativ kann die Oberfläche der ein oder mehreren Hohlräume nach dem Herstellen des Grundkörpers metallisiert werden. In anderen Worten kann das Verfahren, wie in 1b gezeigt, ferner ein Beschichten 150 einer Oberfläche der ein oder mehreren Hohlräume 40 durch eine elektrisch leitfähige Metallisierung umfassen. Beispielsweise kann zumindest 95% (oder zumindest 98%, zumindest 99%, oder 100%) der Oberfläche jedes Hohlraums metallisiert werden. Dazu kann beispielsweise die Oberfläche der ein oder mehreren Hohlräume 40 mittels eines galvanischen Verfahrens metallisiert werden. Dazu kann, wie in in 3 Bezugszeichen 350 gezeigt, beispielsweise durch ein elektrolytisches Bad Strom geleitet werden. An einer Anode kann sich dabei das Metall, das aufgebracht werden soll (etwa Kupfer), befinden, an der Kathode kann sich der Grundkörper befinden (etwa falls das zweite Material ein Metall ist). Ist das zweite Material ein Kunststoff, so kann eine sogenannte Kunststoffgalvanisierung genutzt werden. Beispielsweise kann die Oberfläche der ein oder mehreren Hohlräume mittels einer stromlosen (außenstromlosen) Galvanik metallisiert werden. Doch auch andere Kunststoffmetallisierungsverfahren können genutzt werden, etwa eine physikalische Gasphasenabscheidung (wie etwa Kathodenzerstäubung oder thermisches Verdampfen) oder eine chemische Gasphasenabscheidung.In order to serve as a radar antenna, the surface of the hollow chamber structure and the one or more hollow conductor structures are electrically conductive, so that the radar radiation is reflected on the surface. For example, the second material can be an electrically conductive material, so that a surface of the one or more cavities is designed to be electrically conductive. For this purpose, the second material can be a metal, for example. Alternatively, the surface of the one or more cavities can be metallized after the production of the base body. In other words, the procedure as in 1b shown, furthermore a coating 150 a surface of the one or more cavities 40 comprise by an electrically conductive metallization. For example, at least 95% (or at least 98%, at least 99%, or 100%) of the surface of each cavity can be metallized. For this purpose, for example, the surface of the one or more cavities 40 be metallized by means of a galvanic process. As in 3 Reference number 350 shown, for example, current can be passed through an electrolytic bath. The metal that is to be applied (e.g. copper) can be located on an anode, and the base body can be located on the cathode (e.g. if the second material is a metal). If the second material is plastic, so-called plastic electroplating can be used. For example, the surface of the one or more cavities can be metallized by means of electroless (no external current) electroplating. However, other plastic metallization processes can also be used, such as physical vapor deposition (such as cathode sputtering or thermal evaporation) or chemical vapor deposition.

Resultat des Herstellungsverfahrens ist in zumindest einigen Ausführungsbeispielen eine Radarantennenstruktur, etwa eine Radarantenne, die zum Anschluss an einen Radar-Sende-Empfänger vorgesehen ist. Dabei können die ein oder mehreren Hohlräume jeweils eine Hohlraumantenne, etwa eine Hornantenne, mit dazugehöriger Hohlleiterstruktur der Radarantenne bilden. In anderen Worten kann die Radarantennenstruktur oder die Radarantenne eine Mehrzahl von Hohlraumantennen umfassen, etwa ein sogenanntes Antennen-Array (eine regelmäßige Anordnung von Antennen). Die ein oder mehreren Hohlraumantennen, die durch die ein oder mehreren Hohlräume gebildet werden, können über die ein oder mehreren Hohlleiterstrukturen mit dem Radar-Sende-Empfänger verbunden werden. Beispielsweise kann die Radarantennenstruktur oder Radarantenne eine Mikrowellenantenne sein, also aufgrund ihrer Ausmaße für das Aussenden und Empfangen von Signalen im Mikrowellenbereich vorgesehen sein.In at least some exemplary embodiments, the result of the production method is a radar antenna structure, for example a radar antenna, which is provided for connection to a radar transceiver. The one or more cavities can each form a cavity antenna, for example a horn antenna, with the associated waveguide structure of the radar antenna. In other words, the radar antenna structure or the radar antenna can comprise a plurality of cavity antennas, for example a so-called antenna array (a regular arrangement of antennas). The one or more cavity antennas that are formed by the one or more cavities can be connected to the radar transceiver via the one or more waveguide structures. For example, the radar antenna structure or radar antenna can be a microwave antenna, that is to say, due to its dimensions, can be provided for the transmission and reception of signals in the microwave range.

In einem beispielhaften Ausführungsbeispiel kann die erste Seite des Grundkörpers eine Breite und Länge der Radarantenne definieren, und eine weitere Seite, die Orthogonal zu der ersten Seite verläuft, kann die Höhe der Radarantenne definieren. Dabei kann die Höhe und Breite der Radarantenne jeweils mindestens doppelt so groß sein (oder zumindest dreimal so groß, zumindest viermal so groß) wie die Höhe der Radarantenne. Beispielhaft kann die Radarantenne, etwa in einer automobilen Applikation, eine Höhe von etwa 20 mm und eine Breite und Länge von etwa 100 mm aufweisen. Denkbar wäre auch eine halbrunde Seite der Antenne, um die Hohlleiter in einem breiteren Winkelband abstrahlen und empfangen zu lassen.In an exemplary embodiment, the first side of the main body can define a width and length of the radar antenna, and a further side that runs orthogonally to the first side can define the height of the radar antenna. The height and width of the radar antenna can each be at least twice as large (or at least three times as large, at least four times as large) as the height of the radar antenna. For example, in an automotive application, for example, the radar antenna can have a height of approximately 20 mm and a width and length of approximately 100 mm. A semicircular side of the antenna would also be conceivable to allow the waveguides to emit and receive in a wider angular band.

Das Herstellungsverfahren kann ferner weitere Schritte umfassen. Dazu zählen verschiedene Reinigungsschritte, die zwischen oder nach den o.g. Schritten ausgeführt werden können, um die ein oder mehreren Formkerne oder den Grundkörper für den jeweils nächsten Schritt vorzubereiten oder um das Herstellungsverfahren abzuschließen.The manufacturing method can also include further steps. This includes various cleaning steps that take place between or after the above. Steps can be carried out to prepare the one or more mold cores or the base body for the next step in each case or to complete the manufacturing process.

Mehr Details und Aspekte des Herstellungsverfahrens und/oder der Radarantennenstruktur werden in Verbindung mit dem Konzept oder Beispielen genannt, die vorher oder nachher beschrieben werden. Das Herstellungsverfahren und/oder die Radarantennenstruktur kann ein oder mehrere zusätzliche optionale Merkmale umfassen, die ein oder mehreren Aspekten des vorgeschlagenen Konzepts oder der beschriebenen Beispiele entsprechen, wie sie vorher oder nachher beschrieben wurden.More details and aspects of the manufacturing process and / or the radar antenna structure are cited in connection with the concept or examples that are described before or after. The manufacturing method and / or the radar antenna structure may include one or more additional optional features that correspond to one or more aspects of the proposed concept or the described examples, as described before or after.

Zumindest einige Ausführungsbeispielen befassen sich mit einer Adaption der Schmelzkerntechnologie zur Fertigung von sehr feinen dreidimensionalen Radarantennen in Kombination mit der geeigneten Materialauswahl zur späteren Oberflächenbeschichtung. Dies ermöglicht ein großserientaugliches Fertigungsverfahren für eine 3D-Radarantenne (etwa die Radarantennenstruktur).At least some exemplary embodiments deal with an adaptation of the fusible core technology for the production of very fine three-dimensional radar antennas in combination with the selection of suitable materials for the subsequent surface coating. This enables a large-scale production process for a 3D radar antenna (such as the radar antenna structure).

Eine dreidimensionale Radarantenne, wie exemplarisch in 2 zu sehen ist, setzt sich im Allgemeinen aus mehreren voneinander unabhängigen Leitern zusammen. Ein Leiter enthält (oder besteht aus) einen beliebig komplexen Sammeltrichter (etwa die Hohlkammerstruktur) und einen einfach oder mehrfach verzweigten Kanal (etwa die ein oder mehreren Hohlleiterstrukturen). Durch die Leitergeometrien entsteht eine Hohlstruktur (etwa die ein oder mehreren Hohlräume) mit vielfältigen Hinterschnitten und sehr feinen Strukturen. Zusätzlich zur komplexen Geometrie kommt die Anforderung an eine elektrisch leitfähige Oberfläche der Leiter. Die Hohlstruktur selbst (Kanäle und Sammeltrichter) kann durchgängig mit einem Dielektrikum, vorzugsweise Luft, gefüllt sein und sollte keine Barrieren aufweisen.A three-dimensional radar antenna, as exemplified in 2 can be seen, is generally composed of several independent conductors. A conductor contains (or consists of) any complex collection funnel (such as the hollow chamber structure) and a single or multiple branched channel (such as the one or more hollow conductor structures). The conductor geometries create a hollow structure (such as the one or more cavities) with various undercuts and very fine structures. In addition to the complex geometry, there is a requirement for an electrically conductive surface of the conductor. The The hollow structure itself (channels and collecting funnels) can be completely filled with a dielectric, preferably air, and should not have any barriers.

2 zeigt eine schematische Darstellung einer Radarantennenstruktur in einer 3D-Ansicht und einer Schnittansicht, etwa eine exemplarische Darstellung einer 3D-Radarantenne. 2 zeigt dabei eine Radarantennenstruktur 200 mit einem Grundkörper 30 und einer Mehrzahl von Hohlstrukturen 40 (Hohlräumen), die eine elektrisch leitfähige Oberfläche aufweisen. Die Hohlstrukturen umfassen Hohlkammerstruktur en42 und Hohlleiterstrukturen 44. Der Grundkörper der Radarantennenstruktur 200 ist dabei aus einem Vollmaterial hergestellt. Die linke Seite der 2, Bezugszeichen 210, zeigt eine 3D-Ansicht, die rechte Seite der 2, Bezugszeichen 220, zeigt eine Schnittansicht einer einzelnen Hohlstruktur (Hohlraum) 40. Um eine Vorstellung von den Dimensionen der einzelnen Elemente zu erhalten seien im Folgenden Ausmessungen einer Test-Radarantennenstruktur genannt. Diese stellen jedoch nur ein exemplarisches Ausführungsbeispiel dar. Dabei kann der Sammeltrichter, in einem Beispiel, an seiner Öffnung etwa einem Durchmesser von ca. 12 mm aufweisen, die einzelnen Hohlleiter können eine Höhe von ca. 1,5 mm aufweisen, der gemeinsame Abschnitt der beiden Hohlleiter, der an den Trichter anschließt, kann etwa 3 mm breit sein, was in etwa auch der Länge des daran anschließenden Querabschnitts der Hohlleiter entsprechen kann. 2 shows a schematic illustration of a radar antenna structure in a 3D view and a sectional view, for example an exemplary illustration of a 3D radar antenna. 2 shows a radar antenna structure 200 with a base body 30th and a plurality of hollow structures 40 (Cavities) that have an electrically conductive surface. The hollow structures include hollow chamber structures en42 and hollow conductor structures 44 . The basic body of the radar antenna structure 200 is made from a solid material. The left side of the 2 , Reference numbers 210 , shows a 3D view, the right side of the 2 , Reference numbers 220 , shows a sectional view of a single hollow structure (cavity) 40 . In order to get an idea of the dimensions of the individual elements, measurements of a test radar antenna structure are mentioned below. However, these represent only an exemplary embodiment. In one example, the collecting funnel can have a diameter of approximately 12 mm at its opening, the individual waveguides can have a height of approximately 1.5 mm, the common section of the Both waveguide, which connects to the funnel, can be about 3 mm wide, which can roughly correspond to the length of the adjoining transverse section of the waveguide.

In Ausführungsbeispielen der Erfindung wird eine Schmelzkerntechnologie mit anschließender Oberflächenbeschichtung verwendet, um eine großserientaugliche und günstige Herstellung von Radarantennenstrukturen zu ermöglichen.In exemplary embodiments of the invention, a fusible core technology with subsequent surface coating is used in order to enable a cost-effective production of radar antenna structures suitable for large-scale production.

Der Fertigungsprozess umfasst in manchen Ausführungsbeispielen folgende Punkte:

1. (Spritz-)Gießen des verlorenen Kerns (mit der Form der „Hohlleiterstruktur“ in 2) aus einem Material (etwa dem ersten Material) mit geringerer Schmelztemperatur als das Antennenmaterial (etwa dem zweiten Material), welches im zweiten (Spritz-)Gießprozess eingesetzt wird. Hierbei kann es sich etwa um eine niedrigschmelzende Metalllegierung oder einen Kunststoff mit niedrigem Schmelzpunkt handeln.
2. Umspritzen oder umgießen des Kerns mit Kunststoff (etwa durch Einbringen des zweiten Materials in die Gusskammer). Dieses Material bildet das „Vollmaterial“ aus 2.
3. Ausschmelzen des Kerns (etwa der ein oder mehreren Formkerne) in einem Tauchbad mit einer Temperatur oberhalb der Schmelztemperatur des Kernmaterials und unterhalb der Temperatur des Antennenmaterials (aus Schritt 2).
4. Oberflächenbeschichtung der Antenne mit elektrisch leitfähiger Schicht, etwa in einem Tauchprozess, um die gesamte Hohlstruktur beschichten zu können.

In some exemplary embodiments, the manufacturing process includes the following points:

1. (Injection) casting of the lost core (with the shape of the "waveguide structure" in 2 ) made of a material (such as the first material) with a lower melting temperature than the antenna material (such as the second material), which is used in the second (injection) molding process. This can be a low-melting metal alloy or a plastic with a low melting point.
2. Overmoulding or casting around the core with plastic (for example by introducing the second material into the casting chamber). This material forms the "solid material" 2 .
3. Melting out the core (for example the one or more mold cores) in an immersion bath at a temperature above the melting temperature of the core material and below the temperature of the antenna material (from step 2 ).
4. Surface coating of the antenna with an electrically conductive layer, for example in a dipping process, in order to be able to coat the entire hollow structure.

Dabei kann Schritt 1 weggelassen werden, wenn der verlorene Kern bereits zur Verfügung steht. Schritt 4 kann weggelassen werden, wenn das Antennenmaterial selbst leitfähig ist.Doing so can step 1 can be omitted if the lost core is already available. step 4th can be omitted if the antenna material itself is conductive.

3 zeigt ein Flussdiagramm eines entsprechenden Ausführungsbeispiels eines Herstellungsverfahrens zum Herstellen einer Radarantennenstruktur. 3 Bezugszeichen 310 zeigt einen gegossenen Kern 10 (etwa einen Formkern der ein oder mehreren Formkerne). Dieser wird in 3 Bezugszeichen 320 in eine Gusskammer 20 eingesetzt. In 3 Bezugszeichen 330 wird der Kern 10 mit dem Antennenmaterial umgossen, so dass ein Grundkörper 20 der Radarantennenstruktur gebildet wird, der den Kern 10 umfasst. In 3 Bezugszeichen 340 wird die Antenne entformt, in 3 Bezugszeichen 350 wird der Kern aus dem Grundkörper in einem beheizten Tauchbad ausgeschmolzen. In 3 Bezugszeichen 360 wird die Oberfläche eines Hohlraums 40, der durch das Ausschmelzen des Kerns 10 entstanden ist, mittels einer Galvanik beschichtet. In 3 Bezugszeichen 370 ist die hergestellte Radarantennenstruktur 300 gezeigt, die einen Grundkörper 30 mit einem Hohlraum 40 umfasst. Der Hohlraum umfasst dabei eine Hohlkammerstruktur 42, die als Trichterstruktur ausgebildet ist, sowie zwei Hohlleiterstrukturen 44 und 46, die mit der Hohlkammerstruktur 42 verbunden sind. Die Oberfläche 48 des Hohlraums 40 ist durch eine Metallisierung beschichtet. 3 FIG. 3 shows a flow diagram of a corresponding exemplary embodiment of a manufacturing method for manufacturing a radar antenna structure. 3 Reference number 310 shows a cast core 10 (for example a mold core of the one or more mold cores). This is in 3 Reference number 320 in a casting chamber 20th used. In 3 Reference number 330 becomes the core 10 encased with the antenna material, so that a base body 20th the radar antenna structure is formed, which is the core 10 includes. In 3 Reference number 340 the antenna is demolded in 3 Reference number 350 the core is melted out of the base body in a heated immersion bath. In 3 Reference number 360 becomes the surface of a cavity 40 by melting out the core 10 arose, coated by means of electroplating. In 3 Reference number 370 is the manufactured radar antenna structure 300 shown having a base body 30th with a cavity 40 includes. The cavity here comprises a hollow chamber structure 42 , which is designed as a funnel structure, and two waveguide structures 44 and 46 that with the hollow chamber structure 42 are connected. The surface 48 of the cavity 40 is coated by a metallization.

Die 4 und 5 befassen sich mit dem Umgang und mit der Fixierung der verlorenen Kerne. Ein Merkmal der Hohlleiter der Radarantenne ist der beidseitige Kontakt zur Umgebung. Dies ist der Tatsache geschuldet, dass die Radarwellen über die Sammeltrichter (die Hohlkammerstruktur) an der Oberseite (der ersten Seite) in die Hohlleiter geleitet und dort über die verzweigten Kanäle (die ein oder mehreren Hohlleiterstrukturen) zu den Sensoren an der Unterseite (der zweiten Seite) transportiert werden. Dadurch ist es möglich die Einlegekerne durch bereits (mit-)angegossenen Positionierhilfen im Werkzeug zu positionieren und zu fixieren. 4 zeigt ein schematisches Diagramm eines Formkerns 10. Der Formkern ist einteilig ausgeführt, verfügt aber über mehrere Teilabschnitte. So umfasst der Formkern über einen ersten Teilabschnitt 42a, dessen Form der Hohlkammerstruktur 42 entspricht, ein oder mehrere Teilabschnitte 44a; 46a, deren Form den ein oder mehreren Hohlleitern 44; 46 entsprechen, sowie Positionier- und Fixierungshilfen 410; 420 und 430. Die kombinierten Formen der Teilabschnitte 40a bilden später in der Gusskammer den Hohlraum 40. Die Fixierungshilfen 410 bis 430 sind später meist nicht in der Gusskammer angeordnet, sondern sind dazu ausgelegt, die Teilabschnitte 40a innerhalb der Gusskammer zu fixieren, wie in 5 gezeigt ist. 5 zeigt ein schematisches Diagramm einer Platzierung eines Formkerns 10 in einer Gusskammer 20. Durch die Positionier- und Fixierungshilfen 410 bis 430 wird der Formkern 10 in der Gusskammer 20 fixiert und positioniert.The 4th and 5 deal with the handling and fixation of the lost nuclei. A feature of the waveguide of the radar antenna is the two-sided contact with the environment. This is due to the fact that the radar waves are conducted via the collecting funnel (the hollow chamber structure) on the upper side (the first side) into the waveguide and there via the branched channels (the one or more waveguide structures) to the sensors on the lower side (the second Side). This makes it possible to position and fix the insert cores in the tool using positioning aids that are already cast on. 4th Figure 3 shows a schematic diagram of a mandrel 10 . The mold core is made in one piece, but has several sections. The mold core thus comprises a first section 42a , whose shape is the hollow chamber structure 42 corresponds to one or more subsections 44a ; 46a , the shape of which corresponds to the one or more waveguides 44 ; 46 as well as positioning and fixing aids 410 ; 420 and 430 . The combined forms of the subsections 40a later form the cavity in the casting chamber 40 . The fixation aids 410 to 430 are later usually not arranged in the casting chamber, but are designed to accommodate the subsections 40a to be fixed within the casting chamber, as in 5 is shown. 5 Figure 12 shows a schematic diagram of a placement of a mandrel 10 in a casting chamber 20th . With the positioning and fixing aids 410 to 430 becomes the mold core 10 in the casting chamber 20th fixed and positioned.

6a bis 6c zeigen verschiedene Ausführungsbeispiele von Konzepten zum Entfernen von flüssigen Rückständen eines Formkerns aus einem Grundkörper eine Radarantennenstruktur. Zur Metallisierung der Hohlleiterstruktur kann ein vollständiges Ausschmelzen des Kerns vorteilhaft oder unerlässlich. Um diese zu ermöglichen sind mehrere Hilfsmaßnahmen denkbar:

1. Drehen der Radarantenne während des Ausschmelzprozesses im Tauchbad: Wie in 6a gezeigt ist kann der Grundkörper einer Radarantennenstruktur 600a während des Aufschmelzens des ersten Materials in einem Tauchbad 610a gedreht werden, so dass das geschmolzene Material durch das Drehen und dadurch, dass das erste Material schwerer ist als die Tauchflüssigkeit, durch die Schwerkraft über die Hohlleiterstrukturen aus dem Grundkörper ausfließen kann und sich an dem Boden des Tauchbads 610a ansammelt.
2. Beaufschlagung der Hohleiterstruktur mit einseitigem Überdruck während der Erwärmung: Wie in 6b gezeigt ist kann die Hohlleiterstruktur (der Hohlraum) einer Radarantennenstruktur 600b einseitig, etwa an der Öffnung zu der Hohlkammerstruktur 42 hin, während des Ausschmelzens des Kerns mit Überdruck p beaufschlagt werden, so dass das geschmolzene Material durch den Überdruck aus der Hohlleiterstruktur gepresst wird, etwa über die ein oder mehreren Hohlleiterstrukturen 44; 46, und in einer Auffangwanne 620b aufgefangen werden kann. Dabei kann die Auffangwanne 620b ebenfalls abgedichtet sein.
3. Beaufschlagung der Hohleiterstruktur mit einseitigem Unterdruck während der Erwärmung: Wie in 6c gezeigt ist kann die Hohlleiterstruktur (der Hohlraum) einer Radarantennenstruktur 600c einseitig, etwa an der Öffnung zu den ein oder mehreren Hohlleiterstrukturen 44; 46 hin, während des Ausschmelzens des Kerns mit Unterdruck p beaufschlagt werden, so dass das geschmolzene Material durch den Unterdruck aus der Hohlleiterstruktur gesaugt wird, etwa über die ein oder mehreren Hohlleiterstrukturen 46, und in einer Auffangwanne 620c aufgefangen werden kann. Dabei kann der Unterdruck in der Auffangwanne 620c erzeugt werden.

Möglich ist auch eine Kombination von Überdruck auf der einen Seite und von Unterdruck auf der anderen Seite. 6a to 6c show various exemplary embodiments of concepts for removing liquid residues of a mold core from a base body of a radar antenna structure. To metallize the waveguide structure, a complete melting of the core can be advantageous or essential. To make this possible, several auxiliary measures are conceivable:

1. Rotating the radar antenna during the melting process in the immersion bath: As in 6a the base body of a radar antenna structure can be shown 600a during the melting of the first material in an immersion bath 610a are rotated, so that the molten material by rotating and because the first material is heavier than the immersion liquid, by gravity can flow out of the base body via the waveguide structures and settle on the bottom of the immersion bath 610a accumulates.
2. Application of one-sided overpressure to the waveguide structure during heating: As in 6b the waveguide structure (the cavity) of a radar antenna structure is shown 600b on one side, for example at the opening to the hollow chamber structure 42 while the core is being melted out, overpressure p is applied so that the molten material is pressed out of the waveguide structure by the overpressure, for example over the one or more waveguide structures 44 ; 46 , and in a drip tray 620b can be caught. The drip pan 620b also be sealed.
3. Application of the hollow conductor structure with one-sided negative pressure during heating: As in 6c the waveguide structure (the cavity) of a radar antenna structure is shown 600c on one side, for example at the opening to the one or more waveguide structures 44 ; 46 be applied during the melting of the core with negative pressure p, so that the molten material is sucked out of the waveguide structure by the negative pressure, for example via the one or more waveguide structures 46 , and in a drip tray 620c can be caught. The negative pressure in the drip tray 620c be generated.

A combination of positive pressure on one side and negative pressure on the other is also possible.

7 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Radarantennenstruktur 700, wie sie nach dem vorgestellten Herstellungsverfahren herstellbar ist. 7 zeigt einen Grundkörper 30 der Radarantennenstruktur mit einem Hohlraum, der eine Hohlkammerstruktur 42 und Ansätze von Hohlleitern 44 umfasst. Dabei ist die Hohlkammerstruktur nicht trichterförmig ausgestaltet, sondern weist eine komplexere Geometrie auf, die dazu ausgelegt ist, um empfangene Radarsignale in die ein oder mehreren Hohlleiterstrukturen einzukoppeln. 7th Figure 3 shows another embodiment of a radar antenna structure 700 how it can be produced according to the manufacturing process presented. 7th shows a basic body 30th the radar antenna structure with a cavity, which is a hollow chamber structure 42 and approaches of waveguides 44 includes. The hollow chamber structure is not designed in the shape of a funnel, but has a more complex geometry, which is designed to couple received radar signals into the one or more waveguide structures.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

1010: FormkernMold core
2020th: GusskammerCasting chamber
3030th: GrundkörperBase body
4040: Hohlraumcavity
40a40a: Teilabschnitt eines Formkerns mit Form eines HohlraumsSection of a mold core with the shape of a cavity
4242: HohlkammerstrukturHollow chamber structure
42a42a: Teilabschnitt eines Formkerns mit Form einer HohlkammerstrukturSection of a mold core with the shape of a hollow chamber structure
44, 4644, 46: HohlleiterstrukturWaveguide structure
44a, 46a44a, 46a: Teilabschnitt eines Formkerns mit Form einer HohlleiterstrukturSection of a mold core with the shape of a waveguide structure
4848: OberflächenmetallisierungSurface metallization
110110: Herstellen von ein oder mehreren FormkernenManufacture of one or more mold cores
120120: Platzieren von ein oder mehreren Formkernen in GusskammerPlacing one or more mold cores in the casting chamber
130130: Herstellen eines GrundkörpersManufacture of a basic body
140140: Ausschmelzen der ein oder mehreren FormkerneMelting out the one or more mold cores
150150: Beschichten einer Oberfläche von ein oder mehreren HohlräumenCoating a surface of one or more cavities
200200: Radarantennenstruktur, RadarantenneRadar antenna structure, radar antenna
210210: 3D-Ansicht3D view
220220: SchnittansichtSectional view
300300: Radarantennenstruktur, RadarantenneRadar antenna structure, radar antenna
310 - 370310-370: Schritte eines beispielhaften HerstellungsverfahrensSteps of an exemplary manufacturing process
410 - 430410-430: Positionier- und FixierungshilfenPositioning and fixing aids
600a - c600a - c: Radarantennenstruktur, RadarantenneRadar antenna structure, radar antenna
610a610a: TauchbadImmersion bath
620b, 620c620b, 620c: AuffangwanneDrip pan

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

DE 69304983 T2 [0003]DE 69304983 T2 [0003]
DE 3820574 A1 [0006]DE 3820574 A1 [0006]
DE 7036315 U [0006]DE 7036315 U [0006]

Claims

Herstellungsverfahren zum Herstellen einer Radarantennenstruktur (200; 300; 600a; 600b; 600c; 700), das Herstellungsverfahren umfassend: Platzieren (120) von ein oder mehreren Formkernen (10) in einer Gusskammer (20), wobei die ein oder mehreren Formkerne (10) aus einem ersten Material gefertigt sind; Herstellen (130) eines Grundkörpers (30) der Radarantennenstruktur durch Einbringen eines zweiten Materials in die Gusskammer (20); und Ausschmelzen (140) der ein oder mehreren Formkerne (10), wobei das zweite Material zum Zeitpunkt des Ausschmelzens einen höheren Schmelzpunkt aufweist als das erste Material, wobei durch das Ausschmelzen der ein oder mehreren Formkerne (10) ein oder mehrere Hohlräume (40) in dem Grundkörper (30) ausgebildet werden, wobei die ein oder mehreren Formkerne (10) so geformt sind, dass nach dem Ausschmelzen der ein oder mehreren Formkerne (10) die ein oder mehreren Hohlräume (40) jeweils eine Hohlkammerstruktur (42) und ein oder mehrere Hohlleiterstrukturen (44; 46) aufweisen, wobei die Hohlkammerstruktur dazu ausgelegt ist, um empfangene Radarsignale in die ein oder mehreren Hohlleiterstrukturen einzukoppeln.A manufacturing method for manufacturing a radar antenna structure (200; 300; 600a; 600b; 600c; 700), the manufacturing method comprising: Placing (120) one or more mold cores (10) in a casting chamber (20), wherein the one or more mold cores (10) are made from a first material; Production (130) of a base body (30) of the radar antenna structure by introducing a second material into the casting chamber (20); and Melting out (140) the one or more mold cores (10), wherein the second material at the time of melting out has a higher melting point than the first material, one or more cavities (40) being formed in the base body (30) by melting out the one or more mold cores (10), wherein the one or more mold cores (10) are shaped such that after the one or more mold cores (10) have melted out, the one or more cavities (40) each have a hollow chamber structure (42) and one or more waveguide structures (44; 46) , wherein the hollow chamber structure is designed to couple received radar signals into the one or more waveguide structures.

Das Herstellungsverfahren gemäß Anspruch 1, ferner umfassend Beschichten (150) einer Oberfläche der ein oder mehreren Hohlräume (40) durch eine elektrisch leitfähige Metallisierung.The manufacturing process according to Claim 1 , further comprising coating (150) a surface of the one or more cavities (40) by an electrically conductive metallization.

Das Herstellungsverfahren gemäß Anspruch 2, wobei die Oberfläche der ein oder mehreren Hohlräume (40) mittels eines galvanischen Verfahrens metallisiert wird.The manufacturing process according to Claim 2 wherein the surface of the one or more cavities (40) is metallized by means of a galvanic process.

Das Herstellungsverfahren gemäß Anspruch 3, wobei die Oberfläche der ein oder mehreren Hohlräume mittels einer stromlosen Galvanik metallisiert wird.The manufacturing process according to Claim 3 , the surface of the one or more cavities being metallized by means of electroless electroplating.

Das Herstellungsverfahren gemäß einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei das zweite Material ein Kunststoff ist.The manufacturing method according to one of the Claims 2 to 4th wherein the second material is a plastic.

Das Herstellungsverfahren gemäß Anspruch 5, wobei das zweite Material ein thermoplastischer Kunststoff ist.The manufacturing process according to Claim 5 wherein the second material is a thermoplastic plastic.

Das Herstellungsverfahren gemäß Anspruch 5, wobei das zweite Material ein duroplastischer Kunststoff ist.The manufacturing process according to Claim 5 wherein the second material is a thermosetting plastic.

Das Herstellungsverfahren gemäß Anspruch 1, wobei das zweite Material ein elektrisch leitfähiges Material ist, so dass eine Oberfläche der ein oder mehreren Hohlräume elektrisch leitend ausgebildet ist.The manufacturing process according to Claim 1 wherein the second material is an electrically conductive material, so that a surface of the one or more cavities is electrically conductive.

Das Herstellungsverfahren gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Grundkörper der Radarantennenstruktur einteilig ausgebildet ist.The manufacturing method according to one of the preceding claims, wherein the base body of the radar antenna structure is formed in one piece.

Das Herstellungsverfahren gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Hohlkammerstruktur (42) der ein oder mehreren Hohlräume jeweils als Trichterstruktur ausgebildet ist.The manufacturing method according to one of the preceding claims, wherein the hollow chamber structure (42) of the one or more hollow spaces is each designed as a funnel structure.

Das Herstellungsverfahren gemäß einem der vorherigen Ansprüche, ferner umfassend Herstellen (110) der ein oder mehreren Formkerne in einem Gussverfahren oder in einem additiven Herstellungsverfahren.The manufacturing method according to one of the preceding claims, further comprising manufacturing (110) the one or more mold cores in a casting process or in an additive manufacturing process.

Radarantennenstruktur (200; 300; 600a; 600b; 600c; 700), hergestellt nach dem Herstellungsverfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche.Radar antenna structure (200; 300; 600a; 600b; 600c; 700) produced by the production method according to one of the preceding claims.