3D印刷电子产品是一种新兴技术,可实现按需制造范式。对3D电子空间的详细分析,可在Idtechex的新报告中提供“3D Electronics 2020-2030:技术,预测,玩家。”
3D打印,其中逐层沉积材料以构建3D对象,是一种相对良好的技术。3D印刷电子设备扩展了3D打印的概念,将电子电路合并在结构电介质内。电介质和导电迹线在每层中沉积,(在某些情况下)使用(通常)导电粘合剂安装在3D结构内的SMD部件。如天线和电容器的无源部件也可以与结构一起结合,弯曲的通孔和与传统电子制造方法不兼容的其他几何形状。3D印刷电子产品生产的功能令人印象深刻,纳米尺寸的设备能够创建多达50层的PCB,可以将天线和电容器纳入实心3D结构内。
基本上有两种用于3D印刷电子产品的制造方法:印刷,然后通过固化,以及立体光刻(SLA)。前者具有更高的准备水平,具有可商购的打印机,但没有并行化(即多个喷嘴),它可能具有较低的生产速度,因为SLA使用光以选择性地将液体光聚合物选择为刚性塑料而不是光栅形成打印头。
然而,一些技术挑战,例如确保包括具有非常不同的热性能的材料的物体可以承受热循环而不会破坏连接。高收益率也是关键的,因为一个断开的连接意味着整个部件是多余的,因为修理是不可能完全封闭的电路。
3D印刷电子和大规模定制
通过3D印刷电子设备,不需要模具,掩模或特定的工具,因为在生产1000种不同的产品和1000个相同的产品之间的成本(除了对输入文件的调整)几乎没有差异。在下面的图表中对来自常规制造的成本概况的这种区别在图表中进行了演示。
因此,3D印刷电子设备非常适合于原型化和小卷制造印刷运行。它还适用于需要“大规模定制”的应用,包括医疗器械,如假肢和(最终)助听器。随着3D印刷电子产品从原型翻译到生产,这些应用可能是第一个要解决的应用。
自3D印刷电子(和3D打印一般)消除了许多规模经济,它降低了巩固工厂生产的优势。这导致了一些建议不同的型号:分布式制造。
顾名思义,这涉及在多个小地点中的制造,这些小地点可以靠近其产品的最终目的地。虽然它们是单独的想法,但是分布式和按需制造通常一起用于描述当地制造的供应链方法,以应对特定要求。
分布式制造的优点包括降低的分配时间和成本,因为产品可以靠近其最终位置而制造。此外,没有长期投资与特定目的相关的大型设施,制造供应链更为敏捷。
鉴于Covid-19引起的破坏,特别是相关的另一个优点是,在多个位置(甚至独立供应商)周围分配制造减少了生产线失败或供应链中断的风险。这种分布式的小规模制造也意味着可以在新的位置轻松启动生产以利用过剩的容量(即使该设施先前正在制作不同的项目),潜在地降低成本。
当然,分布式制造不适用于一切。最大的挑战正在与现有的制造和供应链竞争,这些制造和供应链已经发展到了几十年来变得令人难以置信的高效。另一个挑战是分布,因为远距离运输目前比上一英里交付更便宜。将电源分配给多个分布式位置的成本可能会抵消靠近最终位置的制造的优势。
美国陆军正在通过在前向操作基地部署粗糙化的NSCYRTP 3D电子打印机来测试“按需”制造概念。能够在物流充满挑战的情况下打印更换电子电路和零件的吸引力是显而易见的,在军事/灾难救济/远程位置进行3D印刷电子设备,如果应用相对利用,则有希望。
idtechex报告,“3D Electronics 2020-2030:技术,预测,玩家“详细讨论了3D电子的每一种方法,评估了不同的技术,其潜在的采用障碍及其对不同应用领域的适用性。该报告包括多个公司档案,根据不同技术的主要参与者的访谈以及案例研究。IDTechex还开展了10年的每种技术和应用部门的市场预测,由收入和地区划算。模具电子产品(IME)预测最大的增长,尽管似乎有点漫长的开发过程似乎是在汽车室内设计和消费品控制面板中广泛采用的边缘。3D印刷电子也有望增长,从原型开发到小批量生产,更广泛的物品作为生产速度,能力和制造收益率改善。
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