Additieve productie in elektronica

Net als op elk ander gebied biedt additive manufacturing (AM) ook in de elektronica unieke kansen. De mogelijkheid om meerdere materialen te combineren in één printopdracht is zeer nuttig in deze branche. 3D-printtechnologieën zijn veel toegankelijker en eenvoudiger dan voorheen. Dit maakt aanzienlijk snellere prototyping mogelijk, wat de doorlooptijden, kosten en fouten die het productieproces verstoren, zou kunnen verminderen.

Wanneer kiezen voor 3D-printen voor elektronica?

Voor on-demand productie

3D-printen maakt de on-demand productie van een elektronisch onderdeel met een vaste doorlooptijd en een beperkte kostenstructuur mogelijk, waardoor de tijd voor het ontwerpen en lanceren van een product aanzienlijk wordt verkort. Het maakt het ook mogelijk nieuwe en oude apparaten eenvoudig te produceren met meerdere 3D-printmaterialen en een laag volume, rechtstreeks vanuit de digitale inventaris van een fabrikant of het CAD-model van een klant.

Dit is het belangrijkste voordeel en zal de toeleveringsketen voor elektronica transformeren en fabrikanten in staat stellen onmiddellijk in te spelen op de vraag van de klant.

Om meer innovatie en maatwerk mogelijk te maken

Er zijn veel mogelijkheden voor de ontwerpers om met innovatieve ideeën te komen in plaats van dezelfde traditionele ontwerpen te gebruiken vanwege de complexiteit van nieuwe en efficiënte ontwerpen. SLS- en MJF-technologieën zijn zelfs goed voor complexe ontwerpen en ook voor serieproductie, wat vroeger een nadeel van AM was. Een goede batchgrootte van elektronische behuizingen, breadboards enz. kan met AM zeer snel worden geproduceerd in vergelijking met conventionele processen.

Het gebruik van 3D-printen voor zonnepanelen helpt ontwerpers bijvoorbeeld om conventionele ontwerpregels te doorbreken. Dit betekent niet alleen de externe structuur, maar ook de interne circuits die kunnen helpen de prestaties van componenten te verbeteren, de grootte te minimaliseren, het gewicht te optimaliseren en complexe en nauwkeurige geometrieën te bereiken.

Voor snellere prototyping

De snelheid en het bedieningsgemak van additive manufacturing maken het ideaal voor het maken van snelle prototypes. Onderdelen printen met Multi jet fusion (MJF) is een relatief budgetvriendelijke optie die vaak wordt gekozen voor prototyping.

Fused deposition-modellering, de meest toegankelijke vorm van additive manufacturing, is een ander haalbaar alternatief. FDM is de goedkoopste en beste technologie voor prototyping vanwege de eenvoud in gebruik en het goedkopere bouwmateriaal. Omdat het hele proces een stuk goedkoper is in vergelijking met de conventionele processen, is er een grotere kans op herontwerp, analyse binnen een korte tijdspanne.

Nieuwe materialen hebben om mee te experimenteren

Elektronische producten zoals PCB's zijn voornamelijk afhankelijk van twee soorten materialen:een isolerend diëlektrisch substraat en geleidende elementen. Nieuwere polymeermaterialen met een lage diëlektrische constante en halfgeleidende polymeermaterialen, beide met instelbare elektronische eigenschappen, worden de laatste tijd aangepast voor gebruik. Deze geavanceerde materialen in combinatie met 3D-printen kunnen nieuwe deuren openen op het gebied van design en moderne ontwikkelingen.

Om onderdelen te krijgen met een goede oppervlakteafwerking

Technologieën zoals SLA of Carbon DLS gebruiken harsmaterialen en zijn vloeibaar van aard en bieden een goede oppervlakteafwerking. Ze bieden eigenschappen zoals flexibiliteit en waterbestendigheid die een waardevolle aanvulling zijn op moderne elektronica zoals opvouwbare telefoons en waterbestendige apparatuur. Als de eerste noodzaak strikte tolerantie en precisie is, zijn dit de twee technologieën om naar uit te kijken.

High definition prototypes, functionele prototypes zijn ook een van de toepassingen van SLA en Carbon DLS.

Voordelen van additieve fabricage in elektronica

Goed en geoptimaliseerd ontwerp

Aangezien het model door de computer is gegenereerd en afgedrukt, is er slechts een kleine marge voor fouten.

In een traditioneel proces wordt het circuit in een later stadium aan het complete onderdeel toegevoegd, maar in het additieve proces wordt het gebouwde circuit afgedrukt samen met het onderdeel waardoor het circuit erin wordt ingekapseld en het circuit wordt beschermd tegen externe schade. De kleine antenne in een mobiele telefoon kan bijvoorbeeld rechtstreeks in een telefoon worden afgedrukt.

Afdrukken op niet-platte oppervlakken

Elektronica zoals PCB's kunnen eenvoudig worden 3D-geprint op niet-platte oppervlakken, terwijl conventionele methoden dit proces niet toestaan. Op dezelfde manier kan elektronica eenvoudig worden ingebed in wearables, sensoren op flexibele oppervlakken, suikerteststrips, protheses en aanpasbare batterijen.

Op maat gemaakte apparaten en 3D-geprinte batterijen kunnen beter presteren dan de normale, omdat hun vormen en afmetingen zijn aangepast aan een bepaald product en functie, waardoor de prestaties worden geoptimaliseerd.

Licht gewicht en minder materiaalverspilling

Een van de belangrijkste kenmerken van 3D-printen is de productie van minder afval dan de conventionele subtractieve processen en dit geldt zelfs voor elektronica. 3D-printen elimineert de noodzaak voor extra bedrading en extra circuits. Bovendien elimineert de gedrukte elektronica de stappen die bij conventionele productie komen kijken in één stap, waardoor ook een eenvoudigere montage wordt vergemakkelijkt.

Elimineert schadelijke chemicaliën

Etsen is de stap waarbij overtollig materiaal wordt verwijderd. Deze stap maakt gebruik van schadelijke chemicaliën om dit te doen. Additive manufacturing elimineerde deze stap omdat de film direct op de plaats wordt gelegd zonder extra stappen.

Conclusie

Xometry Europe biedt online 3D-printservices voor on-demand 3D-printprojecten, zowel voor prototypes als grote batches. Met een netwerk van meer dan 2.000 partners in heel Europa is Xometry in staat om 3D-geprinte onderdelen binnen maximaal 3 dagen te leveren. Upload uw CAD-bestanden naar Xometry Instant Quoting Engine om direct een offerte te krijgen met verschillende productie-opties die beschikbaar zijn voor 3D-printen.