3D打印PCB,看未來(lái)電子產(chǎn)品的演變

2021-03-25
 當Apple發(fā)布其最新最好的iPhone，XS和XR時(shí)，沒(méi)有人能否認這些手機是科技巨頭最智能的產(chǎn)品。當然，他們也不能否認它的昂貴。

　　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的顏色、操作系統和內存量，但我們的個(gè)性化選項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 )結束這些有限的定制選項。隨著(zhù)新的金屬3D打印機和使用功能性3D打印的PCB制造方法面世，消費者將看到跨行業(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)性化的新紀元。

　　傳統3D打印的問(wèn)題

　　雖然3D打印確實(shí)是一項突破性的技術(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)現足夠的分辨率以實(shí)現到實(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)，這是當今大多數電子產(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Sculpteo的“3D打印狀態(tài)”2017年報告)，這是一個(gè)不容忽視的領(lǐng)域。
 

　　目前，PCB僅限于以模擬減法工藝制造，其中大規模生產(chǎn)的項目首先是從大的銅表面構建的，然后留下額外的材料浪費。這個(gè)過(guò)程很漫長(cháng)，涉及對外部供應商的高度依賴(lài)，既昂貴又浪費。此外，該過(guò)程不允許任何新的導電跡線(xiàn)，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?答案在于數字化，增材制造。

　　從模擬打印過(guò)渡到數字打印

　　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方法來(lái)打印PCB并消除多余材料，從而消除浪費并將制造時(shí)間從幾周減少到幾個(gè)小時(shí)。

　　傳統上，3D打印機使用塑料和金屬來(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，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)，現在它們將能夠使用這些打印機輕松生產(chǎn)高容量和重量的3D金屬零件，從而節省高達數十億美元的燃料。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電打印電子產(chǎn)品的打印機的好處，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則的。在此開(kāi)發(fā)之前，想要為依托導電跡線(xiàn)的消費產(chǎn)品構建不同功能的企業(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)現在只需要使用導電跡線(xiàn)打印一層并將其添加到現有的消費產(chǎn)品中，以便更改其功能。

　　這項技術(shù)將掀起產(chǎn)品個(gè)性化的新紀元。從汽車(chē)導航設備和家用電器等日常用途到醫療設備和航空航天測試設備等更為罕見(jiàn)但至關(guān)重要的應用，新的打印電子功能將在消費者和產(chǎn)品開(kāi)發(fā)商的廣泛應用中產(chǎn)生深遠的影響。

　　Gartner預測，到2021年，40%的制造企業(yè)將建立卓越的3D打印中心。從大規模生產(chǎn)智能手機的定制硬件，到只需訂購一系列定制產(chǎn)品(如用于臨床試驗的醫療設備)的企業(yè)，這種新的3D打印技術(shù)無(wú)疑將在未來(lái)幾年內改變大小公司的商業(yè)模式。

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

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