専門家のインタビュー：NanoDimensionの共同創設者であるSimonFriedがエレクトロニクス向けの3Dプリントの台頭について語った

エレクトロニクスの世界は、3Dプリントの若くて急成長している分野です。ドローンや衛星からラップトップやスマートフォンに至るまで、電子機器は私たちの生活においてこれまで以上に大きな役割を果たしています。ただし、これらのデバイスは、動作するために、プリント回路基板（PCB）、アンテナ、センサーなどの電子部品に依存しています。

3D印刷は、特に非平面（つまり非平坦）形状の領域で、より迅速な製品開発とより大きな設計の複雑さを提供することにより、これらのコンポーネントが従来設計されてきた方法を再定義しています。

ナノディメンション プリンテッドエレクトロニクスの積層造形の分野をリードする会社です。 2012年に設立されたイスラエルを拠点とする会社は、金属と誘電体ポリマーを同時に3Dプリントできる独自の技術であるDragonFly ProSystemを開発しました。このテクノロジーを使用することで、企業はプロトタイプを社内で、より速く、より低コストで3Dプリントすることができます。

今週の専門家インタビューでは、NanoDimensionの共同創設者兼社長であるSimonFriedと話をし、電子機器向けの3D印刷の台頭と、NanoDimensionがこのユニークなものへの道をどのように開いているかについて話し合いました。アプリケーション。

NanoDimensionについて少し教えてください。

Nano Dimensionは、電子機器向けの積層造形を独占的に提供しています。以前は、電気技師には3D印刷を使用してアイデアをテストできるという贅沢はありませんでした。さらに、電気回路を3D印刷できるようにすることで、今日の電気技師が直面している懸念（膨大な量の計画やサードパーティへのアウトソーシングなど）に対処できます。したがって、私たちのソリューションは、3D印刷が機械的なコンテキスト内で提供し、それを電子機器にもたらす自由、柔軟性、機密性、および一般的な実用性を提供します。それが1つの側面です。

DragonFly Proシステムテクノロジーについて具体的に言えば、それがテーブルにもたらす価値についてもっと触れていただけますか？

確かに—あなたが雇用主の次の製品のために次のPCB（回路基板）を設計する必要がある電気技師であると想像してください。最初に行う必要があるのは、製品で機能する必要があるものと、適切なコンポーネントとセンサーを使用することです。これが通常、ボードの設計方法です。そして、これはEDA（Electronic Design Automation）ソフトウェアを使用して行われます。基本的に、高度な設計ソフトウェアを使用しており、多くの場合、設計をサードパーティの製造元に送信する前に多くのシミュレーションを実行します。

Nano Dimensionが電気技師に私たちの技術を通じてできることは、物理的なボードを設計して追加的に製造し、正しく設計されていることを確認し、エラー、見落とし、または改善の機会がないかどうかを確認することです。これは、発注書を入手したり、ボードを製造するためにサードパーティに依頼したりする代わりに、設計の複雑さとサプライヤの可用性によっては数週間かかる場合があります。

私たちのテクノロジーを使用すると、アイデアを思いついた状態から、約1日で印刷することができます。サードパーティのサプライヤーからの納品を待つのではなく、自分でテスト用のボードを印刷できたため、1日半で6週間の作業を達成できたお客様がいました。

プロトタイピングに関して仲介者を排除することで、企業が設計時にリスクを負うことができるようになります。設計者は、より多くのアイデアをより頻繁にテストし、秘密裏に開発およびテストすることができます。迅速かつ安価に開発できれば、失敗のコストが削減されます。つまり、人々はイノベーションを恐れません。

多くの防衛企業が私たちと連絡を取っている理由の1つは、どの設計をどのサプライヤーに送ることができるかに関して、彼らがしばしば非常に制約されているからです。彼らは、第三者に何かを送る前に、長く懸命に考えます。時には、許可されないこともあります。

つまり、私たちのテクノロジーでは、積層造形が機械のコンテキストで実行できるのと同じことの多くを実行できますが、電子機器のコンテキストで実行できます。

アディティブマニュファクチャリングが電子機器に提供する他の利点は何ですか？

アディティブマニュファクチャリングを使用すると、他の方法では作成できない形状や形状を作成できます。非常にバイナリ環境で作業することに慣れている電気技師にとって、すべてが垂直または水平の信号トレースを備えた平面であるということは驚くべきことです。

エレクトロニクスの世界は、機械エンジニアの仕事と言うよりもはるかに寛容ではありません。そこでは、さまざまな方法で問題を解決でき、それほど多くの制約はありません。エレクトロニクスには、これらの自由度はありません。これは、従来の製造プロセスと使用する予定のコンポーネントによって非常に正確に定義されています。したがって、設計と製造の方法に関しては、拘束衣になります。

添加剤を使用すると、突然次のようなものを作ることができる電気技師に、多くの新しい設計の機会が開かれます。物事の設計方法に関する制約がはるかに少なくなったため、形状は大きく異なり、非平面になっています。

これまで、人々が作ることができなかったために、異なるデザインをすることはありませんでした。 別の方法で。

私たちにとって、これは2つのアプローチです。1つは、人々が今日製造している従来のPCBおよびRFエレクトロニクスを、より効果的、効率的、かつ独立して製造できるようにすることです。しかし、私たちはまた、人々が物事を異なるものにするだけでなく、異なるものを作り始めることを可能にしたいのです。それが私たちが行っていることのビジョンであり、製造プロセスを変更し、社内で実行できるものにし、結果として設計の自由度を大幅に高めます。

3Dプリンティングエレクトロニクスに伴う課題にはどのようなものがありますか？

金属とポリマーを同時に印刷するため、非常に複雑な積層造形です。金属は高温で印刷するのが最適であり、印刷を成功させるための独自の要件があります。これは通常、ポリマーに適したものとは非常に異なります。これは、金属とポリマーを互いに調和させようとするときに、材料、プロセス、および解像度の課題がたくさんあることを意味します。これは通常、やりたくないことです。

両方の機能性材料を同時に、非常に高い解像度で印刷することに重点を置いています。

電子機器の3D印刷市場の現状はどうなっていますか？

3Dプリントされた電子機器の全領域は若い空間です。その中で活動している企業は多くありません。しかし、私たちが見ているのは、スペースが従来の積層造形の進化とまったく同じように進化していることです。この新しいテクノロジーの早期採用者は、多くの場合、従来の3D印刷の水に足を踏み入れたのと同じ会社です。前。

アディティブマニュファクチャリングの採用のリーダーは、現在アディティブエレクトロニクスの方向に進歩しているのと同じ種類の業界です。これが、システムの採用を急いでいる航空宇宙、防衛、研究開発の組織です。したがって、3D印刷された電子機器はエキサイティングな新技術であり、最も前向きな企業や重要な研究開発ニーズを持つ企業がそれを採用しています。

今後数年間で、エレクトロニクス向けの積層造形はどのように進化すると思いますか？

風景は本当にエキサイティングです。私たちが目にしているのは、機械の世界と電気の世界がますます近づいているということです。その旅の重要な部分は、Autodesk、Solid Edge、SolidWorksなどの機械設計ソフトウェアです。これらの企業のほとんどは、電気設計ソフトウェアの提供にも取り組んでいます。したがって、設計者は、より統合された方法で電子部品と機械部品を設計できるようになります。

将来目にする製品の種類を考えると、製品や工場で誰もが理想的に持つのは、通信などの機械的ニーズと電気的機能をエレガントに融合させたデザインです。または計算、ニーズ。

たとえば、フレキシブル電話では、機械的特性が急速に進化していることがわかります。つまり、電気的機能も一緒に進化する必要があります。そして、ウェアラブルのようなものを見ることができます—ウェアラブルに電気トレースを含めるようにすることは非常に困難です。今日のウェアラブルの多くは、まだ最適なフォームファクターを提供していません。

したがって、ウェアラブルであろうと他の製品であろうと、これらの機械的および電気的世界はますます接近しています。彼らは他のことと一緒にもっと多くのことをしなければなりません。最終的には、顧客やユーザーの目標とニーズに適応する必要があります。 IoTのトレンドは、歴史的に「ダム」部品であった場所に電気的側面を導入する方法を検討することがますます求められる設計者にも新たな要求を課しています。

長期的には、3Dプリンターは、電気的または機械的な側面、アセンブリ、さらには着色要素などの美的側面にかかわらず、現在別々のマシンで行われているものを含め、最終製品の割合がこれまでになく高くなると予想しています。同じ機械で行われ、これらの機械は非常に複雑で高度にカスタマイズ可能な製品を製造することになります。

短期的には、機械的添加剤空間が進化したのとほぼ同じように進化すると私たちは信じています。過去10年間、人々はラピッドプロトタイピングについて話してきましたが、実際に積層造形技術を採用しているのはごく一部の企業だけでした。これは、サービスビューローを通じて積層造形にアクセスできる人々によって大いに助けられました。

これで、3D印刷された電子機器のスペースは同じ位置になりました。おそらく、従来のAMスペースが約5年前にあった場所です。しかし、今では意識が高まっているため、より迅速に追いつくでしょう。電気技師は、機械の同僚がアクセスでき、すでに実行できることを確認したため、完全に無知な積層造形に来ているわけではありません。したがって、これは、従来の機械的アプリケーションの場合よりもおそらく迅速に、個別の製造機会を解決するものになることがわかります。

現在、これは主にラピッドプロトタイピングですが、電子機器の大量の積層造形が見られるようになるまでには、ほんの数年しかかかりません。これは、今日のほぼすべての製品に、自動車、パソコン、家庭、電話などの電子機器が関係しているためです。そして今、モノのインターネットの出現により、すべてがすべてに語りかけます。つまり、ほとんどの製品は何らかの方法で電化されます。したがって、すべてが通信し、場合によってはある程度計算することさえあります。

電子機器のこれらすべてのトレンドが、食品包装、自動車、インプラントなどの医療機器など、これまでにない場所に導入されています。これらはすべて変化し、より小さなものを作るためのより良い方法、より複雑なものを作るためのより良い方法、またはより機能的なものを作るためのより良い方法が必要になります。この時代では、それらは最終的に電子機器が新しい要件に適応することを要求するでしょう。

3D印刷された電子機器はまだ非常に新しく、市場に出回っている企業はほとんどないとおっしゃいました。 Nano Dimensionがこの分野のマーケットリーダーである理由は何ですか？

Nano Dimensionが市場に投入したもの以外に、現在、3Dプリントされた電子機器向けのエンタープライズまたはプロフェッショナル向けの製品はないと思います。家庭用にMakerbotタイプのプリンターのようなものを使用している可能性のあるメーカーコミュニティがあるのと同じように、プリンテッドエレクトロニクスに関しては、その分野で活動している企業がいくつかあります。しかし、エンタープライズレベルで他のソリューションはありません。

つまり、私たちが提供するのは非常にユニークなサービスであり、電気技師や電子機器の設計、製造、革新の方法を変えたい企業のためのワンストップショップです。私の知る限り、彼らは他のどこにもそのような解決策を見つけることができません。

Nano Dimensionは、さまざまな分野の企業と協力してきました。あなたのテクノロジーが資産であった垂直的かつユースケースの例を挙げていただけますか？

重要な分野は航空宇宙と防衛であり、その優れた使用例はアンテナです。

3D印刷電子機器に関しては、構造的および電気的に機能する回路基板、アンテナ、または部品を印刷できます。ただし、アンテナは少しブラックアートです。アンテナを設計するとき、アンテナがどのように機能するかを正確に知ることはできません。その特定のニーズに対応できる最高の設計を作成したことがわかるまでには、多くの反復と試行錯誤が必要です。

アンテナを使用して、最近、ハリスコーポレーションという会社と協力し、非常にエキサイティングなブレークスルーを達成しました。ハリスは、このテクノロジーをアンテナとテストに適用したいと考えていましたが、これは当初提案していたユースケースではありませんでした。ハリスは、これがアンテナの設計にも注力している人々にとっても優れたソリューションであることを理解するのに役立ちました。

さらに重要なことに、3Dプリントされたアンテナは、従来の製造アンテナとまったく同じように機能することがわかりました。

したがって、アンテナは特に関連性のある1つのアプリケーション分野であり、非常に複雑なアイテムの少量製造が重要な焦点となる航空宇宙および防衛分野に分類されます。これは、複雑さと少量が見られる、一般的な積層造形のスイートスポットです。

数億の生産量を見ている場合、少なくともまだ、積層造形はどの業界でも答えではありません。しかし、それは確かに航空宇宙のニッチであり、信頼性と複雑な問題の解決の要素があるので、ボリュームの問題はそれほど多くありません。

なぜ航空宇宙と防衛がこれほど重要な分野であったのですか？防衛会社は、高いレベルの秘密を維持する必要があります。もう1つの制約は、協力できるサプライヤの数が限られていることと、設計ファイルをサードパーティにリリースするための内部手順が非常に複雑であることです。これらのタイプの企業は、個別の高価値プロジェクトに取り組んでいるため、セキュリティと少量生産のニーズが組み合わされています。そしてそれは、機械的なタイプのアプリケーションでも、添加剤が実際に普及した場所です。したがって、アプリケーションが最初に発生する場所を見つけるという点で、私たちはそれに追随しています。

3Dプリントされた電子機器の設計に関して、課題はありますか？

当社の技術を使用して、従来の緑色のプリント回路基板（PCB）を作成する場合は、正方形です。または長方形で平らな、つまり電子設計自動化ソフトウェアがあるスペースです。

3Dの世界にはCADソフトウェアがあり、電気の世界にはEDAソフトウェアがあります。これは私たちが直接作業できるソフトウェアです。と。このソフトウェアを使用して回路基板を設計する場合、当社のソフトウェアは基本的に従来の設計ソフトウェアとインターフェースして印刷します。これは、既存のファイル形式を使用した既存のフローであり、これまでに行われたことのないことを誰も行う必要はありません。

ソフトウェア側で課題があるのは、非平面電子回路と呼ばれるものを検討し始めたときです。基本的に、平坦ではない回路を作成します。たとえば、緑色のマザーボードが長方形である代わりに、ピラミッドまたは立方体である可能性があります。これは、その形状が特定のスペースにより最適に適合するためです。

従来のレイヤードPCBフラット設計アプローチを使用しない3次元電子機器の設計を検討する場合、今日の電気技師は非常に限られています。 PCBが伝統的に製造されている方法であるため、フラット以外の電気トレースを設計することはできません。それでも、傾斜したトレースを設計できれば、非常に便利です。現在、設計者が別のことをしたい場合、非平面回路の設計など、多くの制約を解放するものは、機械エンジニア向けの機械CADソフトウェアを使用する必要があります。

現時点では、私たちのプリンターは確かに非平面形状を印刷できますが、現在、そのような部品を設計できるEDAソフトウェアはありません。そのため、現在、SiemensやDassaultSystèmesのような大企業が、電気および機械設計の世界をソフトウェアパッケージと統合しようとしているのを目にしています。 Nano Dimensionは、高精度3D印刷システムに直接統合するSolidWorksのアドインを開発しました。

従来の3D印刷でも、同じ軌跡が見られました。 10年前にさかのぼって、フルカラーパーツの設計に使用しているCADソフトウェアを尋ねた場合、そのソフトウェアは必ずしもそのような設計を容易にすることができませんでした。確かにそこには、物理​​的に印刷できるように色を付けることができるプリンターがありましたが、デザインするのは非常に難しいか、おそらく不可能でした。

電気の空間にもそういうものがあり、プリンターは確実に印刷できますが、デザインソフトの機能が実際に開発されるまでには数年待たなければならないかもしれません。

では、設計ソフトウェアはハードウェアに追いついていますか？

はい、とてもそうです。特に、平坦でない領域で。非平面の新しい形状には、翼で待機している新しい設計ソフトウェアが必要です。

より一般的な積層造形に関して、業界がまだ直面している主要な課題にはどのようなものがありますか？

アディティブマニュファクチャリングは、誇大広告の第2の波に屈しないという課題に直面しています。私たちは皆、2010年頃の大きな3D印刷バブルについて知っています。これは、誇大広告と過剰な期待によって引き起こされ、業界は独自の物語に巻き込まれています。そして今、私たちが目にしているのは、3Dプリントの代わりにアディティブマニュファクチャリングという用語を使用している人々との一種のリプレイです。

それで問題は、これがさらに別の誇大宣伝の波と見なされないように、システムが実際に時間内に配信を開始するのかということです。これは業界のすべての人にとってリスクです。技術は製造業への移行を続けることができますか？

確かに、積層造形は製造の役割を果たす準備ができているため、ビジネスツールとしてどのような役割を果たすかが問題になることがよくあります。以前は単なる時間圧縮プロトタイピングツールでしたが、現在、AMは、他の製造技術と同じように組織が採用できる技術です。私たちが目にしているのは、従来の製造ラインに統合されているさまざまなタイプの積層造形システムです。役割は、初期の設計段階から、治具やテストフィクスチャを製造することによって製造を補完するか、実際に最終部品を製造することのいずれかにシフトしています。

さらに、積層造形業界は、より多くの材料に対するソリューションを確実に必要としています。 。 3D印刷は、理論的には、機械的、生物学的、電気的であるかどうかにかかわらず、非常に複雑で機能的な部品を製造することができます。しかし、それを実現するには、十分な材料オプションを用意する必要があります。ポリマーはますます強くなり、より広範囲の金属が印刷可能になり、電子機器では誘電率などの追加の機能的側面が最重要になります。

材料に加えて、規格の問題もあります。業界として適切に成熟するには、誰もが同意する基準が必要です。製品を追跡したり、ファイルのIP保護を確保したりする方法などのプロセスが必要です。したがって、業界にとっては、これらのテクノロジーを効果的に展開する方法の華やかさや魅力は少なくなり、要点は多くなります。

アディティブマニュファクチャリングが誇大広告の第2の波に屈しないことをどの程度確信していますか？

現在、ますます多くの大企業が関与しており、単なる興奮ではなく実際の戦略が実施されているので、私はかなりの希望を持っています。ですから、そうだと思います。今の業界には十分な大企業と経験豊富な人々がいるので、この機会に立ち上がるでしょう。そうです、それは課題がないわけではない大きなチャンスです。アディティブマニュファクチャリング業界はその約束を果たすと思います。

アディティブマニュファクチャリングの採用を検討しているが、どこから始めればよいかわからない企業にどのようなアドバイスをしますか？

AMの知識がまったくない、またはほとんどない企業の場合、このタイプの製造は重要な考慮事項であることを理解することをお勧めします。さまざまな種類のプリンターや素材などが揃った複雑な空間です。探索して試してみることにしたテクノロジーは、適切なテクノロジーではない可能性があります。

したがって、自分が何をしたいのかを正確に把握し、学習曲線に備える必要があります。多くの場合、システムを入手したエンジニアは、システムの導入方法を十分に理解しているとは限りません。 。私たちは確かに人々にもっと学ぶことをお勧めします、彼らは後でではなく早くサービスビューローと関わり、異なる技術が何であるかについて頭を悩ませ始めるべきですそしてサービスビューローは提供物が何であるかそして実際に異なる堆積技術と材料がどのように異なるかを理解する驚異的な方法です組織のニーズに応えます。

多くの機会があり、それらを系統だった方法で探索し、進んで学ぶことによって最も役立つ機会があります。

したがって、事前に計画を立て、サービスビューローを使用し、さまざまなアプローチの大きな違いを理解してください。 「アディティブマニュファクチャリング」のようなものはありません。それは、特定のアプリケーションに最適な材料と機械です。

最後に、2019年はNano Dimensionに何をもたらすのでしょうか？

2019年が2018年と同じくらい素晴らしい年になることを願っています。具体的なことについてはコメントできませんが、今年と同じようにテクノロジーを立ち上げていきます。全体として、電子機器の積層造形は機械部品の積層造形と同様に受け入れられると確信しています。おそらくそれ以上にそうです！

画像はNanoDimensionの厚意により提供されています。
Nano Dimensionの詳細については、次のWebサイトをご覧ください。 https://www.nano-di.com/