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)工藝的不同部分進行協(xié)同運作。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標準將會有助于解決數(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充或者替代傳統(tǒng)工藝的公司將會看見真正的經(jīng)濟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,。