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增材制造在电子领域的应用

本文将介绍3D打印在电子领域机械部件的应用并说明增材制造是如何做到提高设计和生产效率的。

和其他领域一样,增材制造同样为电子领域带来了诸多机遇。它将多种材料融于一个简单的打印操作,这对于电子领域来说非常有帮助。现在,3D打印技术比之前更加普遍而且更加简单好用,大大提高了原型设计的效率,减少了交货时间、成本以及可能会毁掉整个生产的一些失误。

电子产品何时选择3D打印?

按需生产

3D打印使得那些拥有固定交货期及有限成本结构的电子零部件能够按需生产,大大减少了设计和交付的时间。另外,还可以使用直接来自于制造商数字库的多种3D打印材料或者客户提供的CAD模型来打印各种新式或老式设备。

3D打印的这一优势将改变电子产品的供应链,便于制造商即时满足客户需求。

更多创新和定制的空间

有足够的空间供设计师萌发出好的创意,而非被创新型设计的复杂度吓退而局限于传统设计。SLS和MJF技术即使是复杂的设计也能够胜任,大批量生产更是不在话下,而在以前,大批量生产还是增材制造的一个缺陷。和常规工艺相比,增材制造在电子外壳、电路试验板等产品的批量生产上效率更高。

例如,太阳能板3D打印有助于设计师打破常规设计规则。不仅仅是外部结构,还有内部电路系统都将能够提高部件的性能,更大程度缩小尺寸,优化重量并做出复杂精密的几何体。

3D printed parts used in the electronics industry (Source: Cubicure)
电子行业3D打印零部件(图片来源:Cubicure)

更快速原型设计

增材制造简化操作并提高操作效率,是快速原型制造的理想技术。惠普尼龙多射流熔融(MJF)3D打印技术价格友好,通常用于原型设计。

熔融沉积成型(FDM)是更常用的增材制造形式,备选方案之一。FDM使用简单,打印成本低,是原型设计廉价且优秀的技术。整个工艺较之常规工艺成本更低,所以能够在较短时间内完成重新设计与分析。

采用新的实验材料

电子产品如印刷电路板(PCB)取决于两种材料:绝缘非传导性基片和传导性元件。近来,一些较新颖的低介电常数聚合材料以及半导电的聚合材料(两种材料的电子性质均可调)经过改良被投入使用。先进的材料加上3D打印技术为设计与开发打开了新的大门。

Printer printing onto plastic surface (Image: Technocrazed)
打印机在塑料件表面打印(图片来源:
Technocrazed)

零部件表面光洁度较好

SLA技术采用流体树脂材料,表面光洁度较好。为现代电子产品如折叠手机、防水装置等增加了柔韧性和防水性的特点。如果说严格公差和精密度是您首要考虑的问题的话,那么这两种技术定不负所望。

此外,SLA还被应用于高清原型和功能性原型。

增材制造应用于电子领域的益处

合理优化的设计

模型是用电脑制作并打印,所以可能会存在很小的误差。

传统工艺中,电路是在后期装入整个零部件的,然而在增材工艺中,电路和零部件一起打印出来,这样电路就被直接封装在里面,可以保护电路免于外部损害。例如,手机里的小型天线就可以直接和手机一起打印。

在不平整的表面上打印

电子产品如印刷电路板可以在不平整的表面上直接3D打印,但是常规方法做不到这一点。同样,电子产品还可以轻松嵌入可穿戴设备、柔性表面的传感器、血糖试纸、假肢及定制电池。

定制装置及3D打印电池的外形和尺寸都是按照具体产品及功能进行定制的,因而性能优于其他常规产品。

Flexible PCB (Image: Instructables)
柔性PCB(图片来源:Instructables)

重量轻、减少材料浪费

3D打印的一个重要特征是比常规减材制造工艺更加节省材料、浪费更少,电子领域亦是如此。3D打印无需另行布线,无需额外电路。3D打印电子产品将常规生产中的多个步骤浓缩成简单的一步,因此装配也变得更加简单。

消除有害化学物质

蚀刻是指清除多余的材料。该环节会用到有害化学物质。而增材制造直接将薄膜铺设到位,省去了这一步,因而避免了有害化学物质的使用。

结语

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