Аддитивное производство (AM) и 3D-печать уже изменили наши представления о производстве. Эта технология, которая сначала казалась чрезмерно раскрученной, в настоящее время создает собственный развитый сектор в обрабатывающей промышленности.
Аддитивное производство хорошо подходит для многих применений, где требуются детали, которые просто не могут быть легко изготовлены с использованием других методов, таких как механическая обработка или литье под давлением. Однако когда дело доходит до электроники, вы, вероятно, думаете, что аддитивному производству там нет места.
Однако в настоящее время существует два метода производства, в которых аддитивное производство используется для интеграции электроники в детали. Существуют двухмерные струйные печатные машины, которые уже используются для производства печатных плат.
Этот метод использует печатающую головку, которая работает на ровной поверхности печати, нанося выбранный пользователем проводящее химическое вещество или материал. Эта функциональность очень похожа на работу аддитивного производства и позволяет быстро изготавливать печатные платы на заказ. Учитывая нынешний способ массового производства печатных плат, этот аддитивный метод позволяет легко создавать конструкции за один проход.
Однако, эта техника двухмерной печати не так уж и интересна. Вот здесь-то технология 3D-печатных плат и вступает в игру. В этих способах используется головка экструдера, которая может укладывать шарики припоя или проводящего материала на печатную поверхность слоями. Соедините этот метод «проводной печати» с головкой вторичного материала, и производители постепенно приобретают возможность создавать 3D-печатные платы со сложной внутренней проводкой.
Преимущество этого метода заключается в том, что данная схема не ограничена традиционной плоской печатной платой и может быть сделана так, чтобы идеально соответствовать форме данного изделия.
Способность проектировать трехмерные соединения в компактных пространствах - это то, что в невозможно при существующих в настоящее время способах производства печатных плат.
С объединением этих двух методов, 2D и 3D-аддитивного изготовления печатных плат, начинает формироваться радикальное изменение в том, как инженеры-электрики видят и создают проекты.
Текущее состояние промышленности AM в основном зависит от инженеров-механиков и производителей. 3D-печать и другие аддитивные технологии позволяют инженерам быстро создавать прототипы конкретного механического компонента или устройства. Даже с учетом всех достижений, которые появились в этой отрасли в последние годы, она все еще находится в относительном младенчестве.
Важно отметить, что есть несколько методов, которые позволяют создавать 3D-печатные платы и одновременно претендовать на то, чтобы быть промышленным стандартом.
Существуют как системы принтеров на основе филаментов, так и принтеры на основе проводящих чернил, каждый из которых работает в 2D или 3D. Струйная печать обычно выполняется в двухмерном режиме и включает в себя печатающую головку, высвобождающую вязкие проводящие чернила, это похоже на ручки с проводящими чернилами, которые можно увидеть в магазинах, они реагируют на экструзию, образуя слой проводящего материала, часто серебристый.
Однако сфера 3D печатных плат может стать немного более сложной как в плане экструзии, так и в применяемых материалах. Проводятся опыты с использованием проводящих гелей, а также содержащих медь филаментов. Некоторые машины используют печать на основе графена, и на переднем крае экспериментов есть даже проводящая печать аэрогелем. Каждый из этих различных методов печати подвергается обширным исследованиям в отношении его практичности и удобства использования. Идея изготовления схем в этой форме изменит то, как инженеры думают об электротехнике.
Эта новая технология производства, как и большинство новых технологий, не будет решением всех проблем электротехники. Эти методы появятся в двух ключевых областях.
Существует небольшая ниша в крупномасштабном производстве, которая могла бы позволить интегрировать схемы в материалы. Как вы, вероятно, можете догадаться, до крупномасштабного промышленного внедрения 3D-печатных плат ещё далеко.
Самый радикальный способ, которым мы увидим изменения - это сфера деятельности производителя. Производство машин, способных к быстрому прототипированию схем, изменит то, что возможно любителям во всем мире. Производители, разработчики и даже инженеры скоро смогут быстро создать прототип печатной платы, не имея дело с агрессивными химическими веществами, необходимыми при производстве печатных плат.
По мере того, как аддитивное производство и электроника продолжают объединяться, ажиотаж вокруг технологии будет расти. Все это означает, что в скором времени мы сможем печатать и создавать прототипы не только механических деталей с нашего рабочего стола, но и интегрированных электронных компонентов. Мы видим движение к быстрому прототипированию практически чего угодно ... и эта возможность может радикально изменить наши системы образования, нашу работу и наши хобби. Следующий век быстрого производства приближается очень быстро.