3D打印PCB,看未來(lái)電子產(chǎn)品的演變

當(dāng)Apple發(fā)布其最新最好的iPhone，XS和XR時(shí)，沒(méi)有人能否認(rèn)這些手機(jī)是科技巨頭最智能的產(chǎn)品。當(dāng)然，他們也不能否認(rèn)它的昂貴。

如果有可能以更小的尺寸制造相同的iPhone并且成本更低，該怎么辦?

不幸的是，到目前為止，技術(shù)領(lǐng)域的個(gè)性化僅限于軟件而非硬件。雖然我們可以選擇新手機(jī)的顏色、操作系統(tǒng)和內(nèi)存量，但我們的個(gè)性化選項(xiàng)通常也就到此為止了。然而，3D打印技術(shù)和打印電子領(lǐng)域的新進(jìn)展可能很快就會(huì)結(jié)束這些有限的定制選項(xiàng)。隨著新的金屬3D打印機(jī)和使用功能性3D打印的PCB制造方法面世，消費(fèi)者將看到跨行業(yè)的全新產(chǎn)品定制水平。

讓我們來(lái)看看3D打印的歷史，以及它最新的技術(shù)發(fā)展如何開(kāi)創(chuàng)電子產(chǎn)品個(gè)性化的新紀(jì)元。

傳統(tǒng)3D打印的問(wèn)題

雖然3D打印確實(shí)是一項(xiàng)突破性的技術(shù)，但其巨大的潛力迄今為止受到緩慢、低效的流程以及無(wú)法實(shí)現(xiàn)足夠的分辨率以實(shí)現(xiàn)到實(shí)際產(chǎn)品中的限制——特別是在打印產(chǎn)品原型時(shí)。

3D打印過(guò)程中最重要的組成部分之一，也是最慢的部分之一：打印電路板(PCB)，這是當(dāng)今大多數(shù)電子產(chǎn)品的骨架。由于57%的3D打印工作是在新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的第一階段完成的(根據(jù)Sculpteo的“3D打印狀態(tài)”2017年報(bào)告)，這是一個(gè)不容忽視的領(lǐng)域。

使用Nano Dimension的DragonFly Pro 3D打印機(jī)生產(chǎn)的PCB

目前，PCB僅限于以模擬減法工藝制造，其中大規(guī)模生產(chǎn)的項(xiàng)目首先是從大的銅表面構(gòu)建的，然后留下額外的材料浪費(fèi)。這個(gè)過(guò)程很漫長(zhǎng)，涉及對(duì)外部供應(yīng)商的高度依賴(lài)，既昂貴又浪費(fèi)。此外，該過(guò)程不允許任何新的導(dǎo)電跡線，使得無(wú)需在不打印全新PCB的情況下向產(chǎn)品添加個(gè)性化特征。

組織如何擺脫這些低效的打印實(shí)踐?答案在于數(shù)字化，增材制造。

從模擬打印過(guò)渡到數(shù)字打印

許多企業(yè)正在探索PCB的增材制造工藝。他們可以使用增材制造工藝在打印時(shí)堆積PCB，而不是使用一塊大片材料的傳統(tǒng)方法來(lái)打印PCB并消除多余材料，從而消除浪費(fèi)并將制造時(shí)間從幾周減少到幾個(gè)小時(shí)。

傳統(tǒng)上，3D打印機(jī)使用塑料和金屬來(lái)完成所有打印。但新的大批量金屬打印生產(chǎn)，例如惠普最近發(fā)布的Metal Jet 3D打印機(jī)，正在改變3D打印在各個(gè)行業(yè)中的使用方式和位置。金屬打印工藝將特別影響汽車(chē)和航空工業(yè)，現(xiàn)在它們將能夠使用這些打印機(jī)輕松生產(chǎn)高容量和重量的3D金屬零件，從而節(jié)省高達(dá)數(shù)十億美元的燃料。減輕體重。

除了這些金屬打印工藝之外，電子產(chǎn)品的生產(chǎn)者和消費(fèi)者都可以期待使用新納米粒子技術(shù)將金屬懸浮在墨水中并打印導(dǎo)電打印電子產(chǎn)品的打印機(jī)的好處，從而徹底改變3D打印原型和產(chǎn)品定制。

硬件個(gè)性化的新時(shí)代

簡(jiǎn)而言之，使用增材制造工具打印電子元件的能力是改變游戲規(guī)則的。在此開(kāi)發(fā)之前，想要為依托導(dǎo)電跡線的消費(fèi)產(chǎn)品構(gòu)建不同功能的企業(yè)需要生產(chǎn)全新的PCB才能支持這一新功能。

通過(guò)使用這種創(chuàng)新技術(shù)，企業(yè)現(xiàn)在只需要使用導(dǎo)電跡線打印一層并將其添加到現(xiàn)有的消費(fèi)產(chǎn)品中，以便更改其功能。

這項(xiàng)技術(shù)將掀起產(chǎn)品個(gè)性化的新紀(jì)元。從汽車(chē)導(dǎo)航設(shè)備和家用電器等日常用途到醫(yī)療設(shè)備和航空航天測(cè)試設(shè)備等更為罕見(jiàn)但至關(guān)重要的應(yīng)用，新的打印電子功能將在消費(fèi)者和產(chǎn)品開(kāi)發(fā)商的廣泛應(yīng)用中產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。

Gartner預(yù)測(cè)，到2021年，40%的制造企業(yè)將建立卓越的3D打印中心。從大規(guī)模生產(chǎn)智能手機(jī)的定制硬件，到只需訂購(gòu)一系列定制產(chǎn)品(如用于臨床試驗(yàn)的醫(yī)療設(shè)備)的企業(yè)，這種新的3D打印技術(shù)無(wú)疑將在未來(lái)幾年內(nèi)改變大小公司的商業(yè)模式。

隨著企業(yè)級(jí)3D打印機(jī)從各種提供商中獲得更廣泛的可用性，企業(yè)將發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品個(gè)性化并不一定意味著更高的成本。由于3D打印以附加的方式構(gòu)建零件，因此它僅使用構(gòu)建產(chǎn)品絕對(duì)必要的材料，這意味著使用更少的材料并降低制造成本。

隨著這一進(jìn)步，公司將很快開(kāi)始個(gè)性化消費(fèi)產(chǎn)品，而不會(huì)改變現(xiàn)有的PCB產(chǎn)品，這是一個(gè)前所未有的產(chǎn)品個(gè)性化時(shí)代。