3D打印數(shù)字化生產(chǎn)： 將會怎樣改變電子工業(yè)的發(fā)展？

來源：電子工程3D打印

3D打印在制造業(yè)領(lǐng)域正在驅(qū)動著一場新的革命。曾經(jīng)只是應(yīng)用于手板模型的3D打印已經(jīng)逐漸進(jìn)化為一項實用的生產(chǎn)技術(shù)。3D打印數(shù)字化生產(chǎn)代表著生產(chǎn)生產(chǎn)廠商的一個夢想：對于不同類型產(chǎn)品的成本和交付時間可以更為可信的被估算出來，且他可以為不同工業(yè)領(lǐng)域的設(shè)計者們更為自由發(fā)揮設(shè)計空間。

現(xiàn)代生活的各個方面的數(shù)字化及關(guān)聯(lián)度正在變得更高，工廠層級的更不例外。作為建立和連接工廠設(shè)備的一種新方法，3D打印數(shù)字化制造作為一項增材工藝及生產(chǎn)技術(shù)的紐帶將必然會得到更多的采納。通過增材制造PCB已經(jīng)可以感受到這些在電子工業(yè)中的變化。

未來3D打印數(shù)字化生產(chǎn)技術(shù)會將車間和電子裝備壓縮為一臺設(shè)備

從手板模型打印到全尺寸生產(chǎn)
3D打印從1980年的發(fā)明到現(xiàn)在，大部分時間內(nèi)它被應(yīng)用于創(chuàng)意、學(xué)術(shù)、手板模型。在塑料熔融沉積之外打印技術(shù)逐漸擴(kuò)展至打印金屬、聚合物、塑料及復(fù)合材料的復(fù)雜構(gòu)件。工業(yè)領(lǐng)域像汽車工業(yè)、鞋類以及航空航天，已經(jīng)在充分應(yīng)用3D打印所帶來低成本、快速化的優(yōu)勢用于彌補(bǔ)傳統(tǒng)制造的不足。

3D打印數(shù)字化制造的本質(zhì)是為設(shè)計者提供了更大的設(shè)計自由度，來適應(yīng)新產(chǎn)品的生產(chǎn)及裝備過程。設(shè)計者可以更快地將一項新的設(shè)計轉(zhuǎn)入至生產(chǎn)消除中間多余的再加工過程。第一件產(chǎn)品的交付周期將會很大程度地縮減，無論產(chǎn)品的復(fù)雜性。這將允許手板模型的快速制造，小批量生產(chǎn)以及可確定成本及交付周期的復(fù)雜產(chǎn)品的大批量生產(chǎn)。

越高的數(shù)字化將會帶來更多的互聯(lián)性，將會使整個生產(chǎn)工藝的不同部分進(jìn)行協(xié)同運(yùn)作。這會真正將一個工廠轉(zhuǎn)化為一個萬物互聯(lián)的生態(tài)系統(tǒng)，工程師將會更好地控制生產(chǎn)工過程的每一部分。在應(yīng)用3D打印數(shù)字化制造的工業(yè)領(lǐng)域范圍將會繼續(xù)擴(kuò)張，這場革命也將會影響到PCB的設(shè)計以及生產(chǎn)。

對于PCB的3D打印數(shù)字化制造
考慮到打印材料、溫度限制與其之間的兼容性，合適的打印工藝與可用的材料匹配之間，3D打印系統(tǒng)一直被認(rèn)為不適合或者說不實際對于制造電路板或者電子器件。隨著塑料和金屬部件打印之外增材制造技術(shù)的日漸成熟化，工業(yè)領(lǐng)域的一些公司已經(jīng)可以適應(yīng)更多的材料，像應(yīng)用于3D打印功能型PCB板的絕緣和金屬油墨。這些特殊的材料可以允許用于制造復(fù)雜功能電子器件，采用低溫壓電噴墨工藝，應(yīng)用數(shù)字化模型在一個打印流程中配合精確復(fù)合沉積技術(shù)。

作為增材制造工藝依賴于從數(shù)字化模型所產(chǎn)生的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，它是小容量高復(fù)雜性設(shè)備數(shù)字化生產(chǎn)的基礎(chǔ)。這個當(dāng)然也包括3D打印數(shù)字化生產(chǎn)PCB。傳統(tǒng)生產(chǎn)的指令和數(shù)據(jù)主要是通過EDA設(shè)計軟件及EDA和CAD之間的兼容格式文件所產(chǎn)生，如solidworks可以允許設(shè)計特征快速轉(zhuǎn)化為增材設(shè)備的打印指令。

對比PCB生產(chǎn)中典型的減材工藝，在整個生產(chǎn)流程中仍然需要人為干預(yù)。對于全面的數(shù)字化制造而言傳統(tǒng)PCB生產(chǎn)設(shè)備及工藝之間仍然存在集成不充分的現(xiàn)象，當(dāng)然一少部分的高技術(shù)企業(yè)除外。隨著即將到來的IPC_CFX標(biāo)準(zhǔn)將會有助于解決數(shù)字化及連續(xù)生產(chǎn)的集成化問題，增加的系統(tǒng)將會很快適應(yīng)這種小容量的3D打印數(shù)字化制造。

  這是因為整個制板過程將會受益于這種層層打印的方式，這將消除傳統(tǒng)生產(chǎn)PCB過程中多余的化鍍、刻蝕及層壓的步驟。對于選用增材還是減材生產(chǎn)PCB也許最為重要的是板子的復(fù)雜程度、生產(chǎn)時間與成本之間的關(guān)系。在增材制造工藝中，不管板子的復(fù)雜程度生產(chǎn)時間和成本對于每塊板子是相對固定的。相反在減材制造工藝中，越復(fù)雜的板子成本明顯增大，主要原因在于需要更多的裝配環(huán)節(jié)，同時也會增加生產(chǎn)時間。

3D打印數(shù)字化生產(chǎn)復(fù)雜線路板很簡單
3D打印數(shù)字化生產(chǎn)的這些特點將從根本上解決成本結(jié)構(gòu)，生產(chǎn)一塊板子決定于其固定的成本而不是一個可變的成本。對于產(chǎn)品開發(fā)商，這將使他們預(yù)算非常接近實際的生產(chǎn)花銷。對于生產(chǎn)商，這將減少用于對新產(chǎn)品進(jìn)行工藝調(diào)整所帶來的前端成本。調(diào)整工具的成本也不用攤銷到每個產(chǎn)品上，因為打印每塊板子的時間和交付周期都是固定的，產(chǎn)品開發(fā)商和終端用戶也可以很容易預(yù)估交付時間和進(jìn)行排產(chǎn)。

隨著打印速度、可靠性以及增材制造可用的材料提升和范圍擴(kuò)大，可以期待3D數(shù)字化制造將會在更多的工業(yè)領(lǐng)域占據(jù)主導(dǎo)地位。成本結(jié)構(gòu)、成本的預(yù)算性及交付周期、設(shè)計的復(fù)雜性均將可以通過3D打印對于消費者而言得到節(jié)約。采用增材制造工藝補(bǔ)充或者替代傳統(tǒng)工藝的公司將會看見真正的經(jīng)濟(jì)效益及在未來獲得更大的競爭力。NanoDimension目前已經(jīng)提供了7x24h用于連續(xù)生產(chǎn)的增材制造系統(tǒng)。

電子增材制造無疑是為電子產(chǎn)品的制造提供了一種新的解決方案，在有些場合可以解決傳統(tǒng)制造難以解決的問題，當(dāng)然更主重要的是給設(shè)計者更大的想象空間，解放了設(shè)計思維。原文作者提出了很多3D打印數(shù)字化制造的優(yōu)勢，小編認(rèn)為隨著時間的推移，材料技術(shù)及數(shù)據(jù)化系統(tǒng)的發(fā)展，這些優(yōu)勢將會逐漸被釋放出來�？垂偃绻�一定要拿它與傳統(tǒng)制造工藝來比，個人認(rèn)為至少現(xiàn)在還不是時候，批量化生產(chǎn)、產(chǎn)品性能的穩(wěn)定性肯定是不能和現(xiàn)在傳統(tǒng)工藝進(jìn)行比較的。但是這些都不妨礙它作為一項新技術(shù)去發(fā)展、去成長，未來它所帶來的優(yōu)勢也是值得期待的。有興趣的有小伙伴，歡迎留言討論。