3Dプリントがエレクトロニクス産業を変革できる5つの方法

3D印刷と電子機器はまだ少し目新しいように見えるかもしれませんが、このテクノロジーは業界に大きな変化をもたらす準備ができています。

このテクノロジーは依然として主にプロトタイピングツールとして使用されていますが、3D印​​刷の利点は、市場投入までの時間の短縮、設計とカスタマイズの自由度の向上など、エレクトロニクス業界で活用できます。

電子機器を使用した3D印刷はどのように機能しますか？

電子機器の3D印刷には、通常、材料噴射技術の使用が含まれます。このプロセスを使用して、導電性および絶縁性のインクが数ミクロンの細い線で印刷面に噴射されます。次に、UV光を当ててインクを固化します。

マテリアルジェッティングの注目すべき特徴の1つは、マルチマテリアル3D印刷を容易にすることです。エレクトロニクス業界にとって、これは機能的な回路とエンクロージャーを単一の印刷プロセスで同時に製造できることを意味し、組み立てプロセスを大幅に簡素化します。

3Dプリンティングエレクトロニクスの5つの利点

1。社内プロトタイピング

エレクトロニクスと同じくらい競争の激しい業界では、機能が改善された、より小さく、より薄いデバイスの需要は避けられません。

ただし、電子デバイスのコアであるプリント回路基板（PCB）やその他の電子部品のプロトタイプを開発することは、多くの場合困難であり、このタスクは非常に多くの場合外部委託されています。これにより、通常、リードタイムが長くなり、このコンテキストでのアウトソーシングは、知的財産の懸念と結びつく可能性があります。ただし、3D印刷の登場により、回路や回路基板のプロトタイプを作成することで社内に移動できるようになり、電子機器メーカーはIP侵害の懸念を排除しながら、調達コストを削減できるようになりました。

2。市場投入までの時間の短縮

社内でプロトタイプを作成すると、製品の設計段階で効率を上げることができます。 3D印刷により、設計反復のターンアラウンドが速くなり、設計検証段階がスピードアップします。製品をはるかに迅速に開発することにより、電子機器メーカーは競争上の優位性を獲得し、より柔軟な製造を実現します。

3。設計の柔軟性

3D印刷は、複雑な形状やコンポーネントを設計する機会を開きます。たとえば、多層回路を非平坦で柔軟な表面に3D印刷できるようになりました。これは、従来の製造技術では不可能でした。 3D印刷により、エンジニアは製造可能性ではなく機能性を設計することもできます。つまり、電子機器、カプセル化されたセンサー、アンテナが組み込まれた複雑な構造をより簡単に製造できます。

4。カスタマイズ

3D印刷は、カスタマイズされた電子機器の製造能力を拡張します。たとえば、ミネソタ大学のエンジニアは、皮膚に直接3Dプリントされたカスタマイズされたセンサーの可能性を研究しています。 3D印刷による電気機械部品のカスタマイズはまだ始まったばかりですが、カスタマイズされた家電製品はすでに現実のものとなっています。 3D印刷を使用して、パーソナライズされた電子エンクロージャ、USBスティックケース、キーボードを作成できます。

5。簡素化されたサプライチェーン

3D印刷を使用して電子機器の生産を社内に持ち込むことを選択したメーカーは、サプライチェーンに大きな影響を与える可能性があります。内部製造には、アウトソーシングが簡素化または削減され、それに関連する配送と出荷のコストが削減されるという利点があります。電子機器の3D印刷は、オンデマンド製造とデジタル在庫を作成する機会のおかげで、倉庫​​保管と流通のコストも削減します。

利用可能なシステムは何ですか？

NanoDimensionのDragonFlyProシステム

Nano Dimensionは、さまざまな基板（リジッドおよびフレキシブル）に3Dプリントされた多層PCBプロトタイプを専門としています。そのDragonFlyPro System 3Dプリンターは、マテリアルジェット技術に依存しており、インターコネクターなどのさまざまな機能を備えたPCBを印刷することができます。 Nano Dimensionのシステムは、独自の導電性インクと誘電性インクを同時に使用して機能回路とアンテナを製造する、マルチマテリアル3D印刷で注目に値します。

オプトメックのエアロゾルジェットテクノロジー

Optimecは、Dプリンテッドエレクトロニクスのゲームを変える別の会社です。米国を拠点とするこの会社は、ミクロンサイズの電子機器を3Dプリントするためのエアロゾルジェット技術を開発しました。 Optomecは、柔軟なPCB、コンフォーマルアンテナ、センサー、および成形された相互接続デバイスを製造できる一連のAerosolJetシステムを提供しています。 Aerosol Jet 3Dプリンターの注目すべき機能は、すでに市販されている素材と互換性があることです。

Neotech AMT
ドイツを拠点とするNeotechAMTは、電子機器のハイブリッド3D印刷を専門としています。そのシステムであるPJ15Xは、CNCモーションプラットフォームと3D対応のプリントヘッドを組み合わせて、導体、半導体、ヒーターパターン、抵抗器などを製造します。このマシンは、製品開発およびラピッドプロトタイピングのアプリケーション向けに設計されています。

BotFactory PCB3Dプリンター
3DプリンターのBotFactoryラインで、回路基板の低コストのプロトタイピングが可能になりました。このシステムは、インクジェット技術を使用して、さまざまな基板上に導電性および絶縁性インクの小さな液滴を配置します。デスクトップシステムは、今日の市場で電子部品の3D印刷を行うための最も手頃なオプションの1つです。

今後の展望

プロトタイピングは、依然としてエレクトロニクス業界で最も一般的に使用されている3D印刷のアプリケーションです。ただし、将来的には、3D印刷は、リアルタイムの健康状態を監視するためのウェアラブルまたは組み込みセンサーを作成するための実行可能な手法になる可能性があります。さらに、3D印刷されたセンサーをレンズに組み込んで拡張現実アプリケーションを実現し、3D印刷された埋め込み型電子機器をスマートフォンから車までのオブジェクトに使用して、機能を追加しながら軽量化することができます。

しかし、これらのアプリケーションが勢いを増しているのを見る前に、取り組む必要のあるいくつかの課題があります。まず、部品自体の中で電子部品を印刷する方法を定義できる設計ソフトウェアを開発する必要があります。現在、このような設計ソフトウェアはまだ初期段階にありますが、これは今後数年間で進歩すると予想されています。もう1つの課題は、多くの電子部品がナノメートルサイズであるため、ナノスケールでの3D印刷に適した材料の開発です。

ただし、これらの課題にもかかわらず、3D印刷電子機器には、自動車や航空宇宙などのテクノロジーの早期採用者と同じ道をたどるチャンスがあります。テクノロジーが成熟し、新しいプレーヤーが市場に参入するにつれて、電子機器の3D印刷は、最終的には単なるプロトタイピングツールから直接的な最終生産に移行する可能性があると予想されます。