3D打印數(shù)字化生產： 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)領域正在驅動著一場新的革命。曾經只是應用于手板模型的3D打印已經逐漸進化為一項實用的生產技術。3D打印數(shù)字化生產代表著生產生產廠商的一個夢想：對于不同類型產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)領域的設計者們更為自由發(fā)揮設計空間。

現(xiàn)代生活的各個方面的數(shù)字化及關聯(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技術的紐帶將必然會得到更多的采納。通過增材制造PCB已經可以感受到這些在電子工業(yè)中的變化。

未來3D打印數(shù)字化生產技術會將車間和電子裝備壓縮為一臺設備

從手板模型打印到全尺寸生產
3D打印從1980年的發(fā)明到現(xiàn)在，大部分時間內它被應用于創(chuàng)意、學術、手板模型。在塑料熔融沉積之外打印技術逐漸擴展至打印金屬、聚合物、塑料及復合材料的復雜構件。工業(yè)領域像汽車工業(yè)、鞋類以及航空航天，已經在充分應用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)字化制造的本質是為設計者提供了更大的設計自由度，來適應新產品的生產及裝備過程。設計者可以更快地將一項新的設計轉入至生產消除中間多余的再加工過程。第一件產品的交付周期將會很大程度地縮減，無論產品的復雜性。這將允許手板模型的快速制造，小批量生產以及可確定成本及交付周期的復雜產品的大批量生產。

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

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的日漸成熟化，工業(yè)領域的一些公司已經可以適應更多的材料，像應用于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雜功能電子器件，采用低溫壓電噴墨工藝，應用數(shù)字化模型在一個打印流程中配合精確復合沉積技術。

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

對比PCB生產中典型的減材工藝，在整個生產流程中仍然需要人為干預。對于全面的數(shù)字化制造而言傳統(tǒng)PCB生產設備及工藝之間仍然存在集成不充分的現(xiàn)象，當然一少部分的高技術企業(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)生產的集成化問題，增加的系統(tǒng)將會很快適應這種小容量的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PCB也許最為重要的是板子的復雜程度、生產時間與成本之間的關系。在增材制造工藝中，不管板子的復雜程度生產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)，同時也會增加生產時間。

3D打印數(shù)字化生產復雜線路板很簡單
3D打印數(shù)字化生產的這些特點將從根本上解決成本結構，生產一塊板子決定于其固定的成本而不是一個可變的成本。對于產品開發(fā)商，這將使他們預算非常接近實際的生產花銷。對于生產商，這將減少用于對新產品進行工藝調整所帶來的前端成本。調整工具的成本也不用攤銷到每個產品上，因為打印每塊板子的時間和交付周期都是固定的，產品開發(fā)商和終端用戶也可以很容易預估交付時間和進行排產。

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)領域占據(jù)主導地位。成本結構、成本的預算性及交付周期、設計的復雜性均將可以通過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濟效益及在未來獲得更大的競爭力。NanoDimension目前已經提供了7x24h用于連續(xù)生產的增材制造系統(tǒng)。

電子增材制造無疑是為電子產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，當然更主重要的是給設計者更大的想象空間，解放了設計思維。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、產品性能的穩(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。