5 способов, которыми 3D-печать может преобразовать электронную промышленность

3D-печать и электроника все еще могут казаться чем-то вроде новинки, но эти технологии готовы принести огромные изменения в отрасль.

Хотя технология по-прежнему в основном используется в качестве инструмента для создания прототипов, преимущества 3D-печати - от более быстрого вывода на рынок, большей свободы дизайна и настройки - могут быть использованы в электронной промышленности.

Как работает 3D-печать с помощью электроники?

3D-печать электроники обычно предполагает использование технологии струйной печати. Используя этот процесс, проводящие и изолирующие краски наносятся на поверхность печати линиями толщиной в несколько микрон. Затем применяется ультрафиолетовое излучение для отверждения чернил.

Одной примечательной особенностью струйной печати является то, что она облегчает трехмерную печать из нескольких материалов. Для электронной промышленности это означает, что функциональные схемы и корпуса могут изготавливаться одновременно за один печатный процесс, что значительно упрощает процесс сборки.

5 преимуществ электроники для 3D-печати

1. Собственное прототипирование

В такой конкурентной отрасли, как электроника, неизбежен спрос на более мелкие и тонкие устройства с улучшенной функциональностью.

Однако разработка прототипа печатной платы (PCB) - ядра любого электронного устройства - и других электронных компонентов часто является сложной задачей, и эта задача очень часто передается на аутсорсинг. Как правило, это приводит к увеличению времени выполнения заказа, и аутсорсинг в этом контексте также может сопровождаться проблемами интеллектуальной собственности. Однако появление 3D-печати означает, что создание прототипов схем и печатных плат можно перемещать внутри компании, что позволяет производителям электроники сократить расходы на закупку и устранить любые опасения по поводу нарушения прав интеллектуальной собственности.

2. Более быстрый вывод на рынок

Производство прототипов собственными силами может повысить эффективность на этапе проектирования продукта. 3D-печать позволяет быстрее выполнять итерации дизайна, ускоряя этап проверки дизайна. Разрабатывая продукты намного быстрее, производители электроники получают конкурентное преимущество и повышают гибкость производства.

3. Гибкость дизайна

3D-печать открывает возможности для создания сложных форм и компонентов. Например, многослойные схемы теперь можно печатать в 3D на неплоских гибких поверхностях, что было бы невозможно при использовании традиционных технологий производства. 3D-печать также позволяет инженерам проектировать с учетом функциональности, а не технологичности, а это означает, что сложные конструкции со встроенной электроникой, герметизированными датчиками и антеннами могут быть более легко изготовлены.

4. Настройка

3D-печать расширяет возможности производства электроники по индивидуальному заказу. Например, инженеры из Университета Миннесоты изучают потенциал настраиваемых датчиков, напечатанных на 3D-принтере прямо на коже. Хотя настройка электромеханических деталей с помощью 3D-печати все еще находится в зачаточном состоянии, индивидуальная бытовая электроника уже стала реальностью. С помощью 3D-печати можно создавать персонализированные электронные корпуса, футляры для USB-накопителей и клавиатуры.

5. Упрощенная цепочка поставок

Производители, решившие организовать производство электроники собственными силами с помощью 3D-печати, могут оказать существенное влияние на цепочку поставок. Преимущество внутреннего производства заключается в упрощении или даже сокращении объема аутсорсинга, что снижает связанные с этим расходы на доставку и отгрузку. 3D-печать электроники также снижает затраты на складирование и распространение благодаря производству по запросу и возможности создания цифровых запасов.

Какие системы доступны?

Система DragonFly Pro от Nano Dimension

Nano Dimension специализируется на 3D-печати многослойных прототипов печатных плат на различных подложках (жестких и гибких). Его 3D-принтер DragonFly Pro System основан на технологии струйной печати и способен печатать печатные платы с различными функциями, такими как межсоединения. Система Nano Dimension отличается трехмерной печатью из нескольких материалов, в которой одновременно используются запатентованные проводящие и диэлектрические чернила для изготовления функциональных схем и антенн.

Технология аэрозольной струи Optomec

Optomec - еще одна компания, которая меняет правила игры для печатной электроники D. Американская компания разработала технологию Aerosol Jet для 3D-печати электроники микронных размеров. Optomec предлагает линейку систем Aerosol Jet, способных производить гибкие печатные платы, конформные антенны, датчики и литые взаимосвязанные устройства. Примечательной особенностью 3D-принтеров Aerosol Jet является то, что они совместимы с уже имеющимися в продаже материалами.

Neotech AMT
Немецкая компания Neotech AMT специализируется на гибридной 3D-печати электроники. Его система, PJ 15X, сочетает в себе платформу управления движением с ЧПУ и 3D-печатающие головки для производства проводников, полупроводников, рисунков нагревателей, резисторов и многого другого. Машина предназначена для использования в разработке продуктов и быстром создании прототипов.

3D-принтеры BotFactory для печатных плат
Недорогое прототипирование печатных плат теперь возможно с линейкой 3D-принтеров BotFactory. В системах используется струйная технология для нанесения небольших капель проводящих и изолирующих чернил на различные подложки. Настольные системы - один из самых доступных вариантов 3D-печати электронных компонентов на рынке сегодня.

Взгляд вперед

Прототипирование по-прежнему является наиболее часто используемым приложением 3D-печати в электронной промышленности. Однако в будущем 3D-печать может стать жизнеспособным методом для производства носимых или встроенных датчиков для мониторинга состояния здоровья в реальном времени. Кроме того, датчики, напечатанные на 3D-принтере, могут быть встроены в линзы для работы с приложениями дополненной реальности, а встроенная электроника, напечатанная на 3D-принтере, может использоваться в объектах от смартфонов до автомобилей, добавляя функциональность и делая их легче.

Но прежде чем мы увидим, что эти приложения набирают обороты, необходимо решить несколько проблем. Во-первых, необходимо разработать программное обеспечение для проектирования, которое может определить, как электронные компоненты могут быть напечатаны внутри самой детали. В настоящее время такое программное обеспечение для проектирования все еще находится в зачаточном состоянии, хотя ожидается, что в ближайшие несколько лет он будет развиваться. Другой проблемой является разработка материалов, подходящих для 3D-печати в наномасштабе, поскольку многие электронные компоненты имеют нанометровые размеры.

Однако, несмотря на эти проблемы, электроника для 3D-печати имеет все шансы пойти по тому же пути, что и первые пользователи этой технологии, такие как автомобилестроение и авиакосмическая промышленность. По мере развития технологий и выхода на рынок новых игроков, мы ожидаем, что 3D-печать электроники со временем может превратиться из инструмента только для создания прототипов в прямое конечное производство.