Expertinterview: Simon Fried, mede-oprichter van Nano Dimension, over 3D-printing's toekomst in elektronica

De elektronica-industrie omarmt snel additieve productie, wat herschrijft hoe we alles ontwikkelen van drones en satellieten tot laptops en smartphones. Toch hangt elk elektronisch systeem op zijn kern af van componenten – geprinte schakelkaarten (PCBs), antennes, sensoren – die traditioneel kostbaar en tijdrovend zijn om te produceren. 3D-printing herschrijft dit landschap door snellere productcycli, grotere ontwerpvrijheid en de mogelijkheid om niet-planaire geometrieën te creëren die voorheen onbereikbaar waren.

Opgericht in 2012 in Israël, is Nano Dimension uitgegroeid tot een wereldleider in additieve productie voor geprinte elektronica. Hun proprietair DragonFly Pro systeem kan gelijktijdig metalen en dielektrische polymeren printen, wat bedrijven in staat stelt om elektronica in-house te prototypen, levertijden te verkorten en kosten te verlagen.

In deze week's Expert Interview spraken we met Simon Fried, mede-oprichter en President van Nano Dimension, over de groeiende impact van 3D-printing in elektronica en hoe het bedrijf dit opkomende veld pioniert.

Kunt u ons vertellen over Nano Dimension?

Nano Dimension richt zich exclusief op additieve productie voor elektronica. Traditioneel werden elektrisch ingenieurs gedwongen om schakelontwerp en prototyping uit te besteden, wat significante levertijd en kosten toevoegde. Door 3D-printing in het elektrisch domein te brengen, geven we ingenieurs de vrijheid, flexibiliteit en confidentialiteit die ze nodig hebben om ideeën te testen en te itereren in een praktische, mechanische context.

Over uw DragonFly Pro Systeem technologie, kunt u meer vertellen over de waarde die het brengt?

Stel je een elektrisch ingenieur voor belast met het ontwerpen van de volgende PCB voor een product. Het proces omvat typisch complexe EDA (Electronic Design Automation) software, uitgebreide simulatie, en dan het sturen van het ontwerp naar een derde-partij fabrikant – een operatie die weken kan duren. Met Nano Dimension's systeem kunnen ingenieurs een fysiek bord in ongeveer 24 uur ontwerpen en fabriceren, direct layouts valideren, fouten opsporen en ontwerpverbeteringen verkennen.

Onze klanten hebben gerapporteerd een zes-weken engineering-inspanning te transformeren in een dag en een half door prototypes zelf te printen, wat de noodzaak elimineert om te wachten op externe leveranciers.

Door de tussenpersoon voor prototyping te elimineren, maken we bedrijven in staat om meer ideeën te testen, snel te itereren, en geheimhouding te behouden. Wanneer ontwikkeling snel en goedkoop is, daalt de kost van falen, wat grotere innovatie aanmoedigt.

Defensiebedrijven zijn met name getrokken tot onze technologie omdat ze strikte beperkingen ondervinden bij ontwerpopenbaarmaking en leveranciersselectie. Ons systeem stelt hen in staat om kritische componenten intern te prototypen, wat compliance en confidentialiteit waarborgt.

Welke andere voordelen biedt additieve productie voor elektronica?

Additieve productie maakt vormen en geometrieën mogelijk die onmogelijk zijn met conventionele planaire productie – een opwindende grens voor elektrische ingenieurs gewend aan platte, tweedimensionale layouts.

Traditionele elektronicafabricatie is sterk beperkt, gedicteerd door het productieproces en beschikbare componenten. Additieve productie heft deze beperkingen op, wat een vast array van nieuwe ontwerpmoontelijkheden opent. Ingenieurs kunnen nu echte driedimensionale PCBs, antennes en andere functionele onderdelen creëren, bewegend voorbij de beperkingen van platte sporen.

Onze visie is tweevoudig: ten eerste, conventionele PCB en RF elektronica sneller, goedkoper en meer onafhankelijk maken; ten tweed, volledig nieuwe producten mogelijk maken die structurele en elektrische functies op ongekende manieren mengen.

Wat zijn enkele van de uitdagingen betrokken bij 3D-printen van elektronica?

Het gelijktijdig printen van metalen en polymeren is inherent complex. Metalen vereisen verhoogde temperaturen en precieze controle, terwijl polymeren verschillende optimale condities hebben. Het balanceren van deze concurrerende materiaalbehoeftes vereist geavanceerde procescontrole en materialenkennis om hoge resolutie en functionele integriteit te bereiken.

Wat is de huidige staat van de elektronica 3D-printmarkt?

Het veld is nog nasaal, met weinig spelers. Echter, de groeitrajectorie spiegelt die van traditionele additieve productie, met vroege adopters uit luchtvaart, defensie en R&D sectoren die 3D-printing al in het mechanische domein omarmden.

Luchtvaart en defensie leiden de opmars omdat ze laag-volume, hoge-complexiteit onderdelen vereisen die baat hebben bij rapid prototyping en strikte beveiliging. Deze industrieën hebben de expertise en middelen om in nieuwe productiemogelijkheden te investeren.

Hoe ziet u additieve productie evolueren voor elektronica in de komende jaren?

De grens tussen mechanisch en elektrisch ontwerp is aan het vervagen. Grote CAD-leveranciers – Autodesk, Solid Edge, SolidWorks – breiden uit in EDA-terrein, wat geïntegreerde ontwerpworkflows mogelijk maakt. Toekomstige producten zullen naadloos mechanische vorm met elektrische functie mengen, wat slimme, meer compacte oplossingen creëert.

Wearables en flexibele apparaten illustreren deze trend: naarmate mechanische eigenschappen evolueren, moeten de ingebedde elektronica meegaan. De IoT-boom drijft de vraag naar elektronica geïntegreerd in eerder "domme" componenten.

Langetermijn anticiperen we 3D-printers die de gehele productieketen hanteren – het fabriceren van eindonderdelen, assemblage, en zelfs esthetische kenmerken – wat de noodzaak voor aparte machines vermindert.

In de nabije toekomst zal additieve productie voor elektronica snel verder rijpen, gedreven door verhoogd bewijs en de bewezen waarde die het levert in rapid prototyping. Binnen een paar jaar verwachten we hogere-volume productie van elektronica levensvatbaar te worden.

Met miljarden apparaten die al elektronica bevatten, zal de expansie in nieuwe sectoren – voedselverpakking, automotive, medische implantaten – eisen aan kleinere, complexere en functionelere componenten. Additieve productie zal de enabler zijn voor deze evolutie.

Wat maakt Nano Dimension een marktleider in deze ruimte?

In tegenstelling tot maker-grade printers die hobbyisten targeten, biedt Nano Dimension een turnkey, enterprise-grade oplossing die de gehele workflow dekt – van ontwerp tot productie. Onze DragonFly Pro is het enigste commerciële systeem dat gelijktijdig functionele metalen en polymeren met hoge resolutie kan printen.

Nano Dimension heeft gewerkt met bedrijven in verschillende verticals. Kunt u een voorbeeld vertical en use case geven waar uw technologie een asset was?

Een primair voorbeeld is luchtvaart en defensie, met name in antenne-ontwikkeling. Antennes zijn notoireus moeilijk te ontwerpen, wat veel iteraties vereist om prestatiedoelen te halen. Door te partneren met Harris Corporation, toonden we aan dat 3D-geprinte antennes de prestaties van traditioneel geproduceerde kunnen evenaren, terwijl ze snelle iteratie en lagere gereedschapskosten bieden.

Antennes zijn een kritiek toepassingsgebied in luchtvaart en defensie – laag-volume, hoge-complexiteit onderdelen waar additieve productie schittert.

Hoog-volume productie is nog niet de focus; additieve productie uitblinkt in de niche van complexe, laag-volume componenten waar betrouwbaarheid en ontwerpflexibiliteit Paramount zijn.

Defensiebedrijven hebben strikte geheimhouding en beperkte leveranciersbetrokkenheid nodig. Onze in-house prototyping capaciteit voldoet aan die eisen, wat additieve productie de natuurlijke keuze maakt voor kritische, hoge-waarde componenten.

Zijn er uitdagingen bij het ontwerpen van 3D-geprinte elektronica?

Voor conventionele platte PCBs interfaceert onze software naadloos met standaard EDA-tools, wat ingenieurs in staat stelt vertrouwde workflows te blijven gebruiken. Echter, het ontwerpen van niet-planaire elektronica – zoals een piramide-vormig bord – stelt uitdagingen omdat huidige EDA-software geen ondersteuning biedt voor driedimensionale sporen.

Het ontwerpen van 3D elektronische circuits is beperkt door het ontbreken van EDA-tools die niet-planaire geometrieën ondersteunen. Mechanische CAD-tools worden vaak misbruikt door elektrische ingenieurs om deze kloof te overbruggen.

We hebben een SolidWorks add-in ontwikkeld die ons printsysteem brugt met mechanische CAD, en grote leveranciers als Siemens en Dassault Systèmes werken aan geïntegreerde elektrisch-mechanische ontwerpsuites.

Naarmate hardwarecapaciteiten uitbreiden, zal het software-ecosysteem geleidelijk inhaken, met name voor niet-vlakke ontwerpen die nieuwe ontwerpparadigma's eisen.

In termen van additieve productie over het algemeen, wat zijn enkele van de kernuitdagingen die de industrie nog steeds confronteert?

Een risico is dat additieve productie een tweede hype-golf kan tegenkomen. De industrie moet focussen op het leveren van tastbare productiewaarde in plaats van alleen buzz.

Belangrijkste uitdagingen omvatten het uitbreiden van materiaalopties – sterker polymeren, een breder bereik printbare metalen, en functionele dielektrica – en het vestigen van industriestandaarden voor traceerbaarheid, IP-bescherming en kwaliteitszorg. Succes zal afhangen van het integreren van additieve productie in bestaande productielijnen en het bewijzen van betrouwbaarheid op schaal.

Hoe vertrouwd bent u dat additieve productie niet zal succomberen aan de tweede hype-golf?

Met groeiende adoptie door grote, ervaren bedrijven en heldere, demonstreerbare ROI, zijn we optimistisch dat additieve productie zal rijpen tot een betrouwbare productietechnologie.

Wat voor advies zou u geven aan een bedrijf dat additieve productie wil adopteren, maar niet weet waar te beginnen?

Begin met het definiëren van duidelijke doelen en het selecteren van de juiste combinatie van materiaal en machine voor uw toepassing. Engageer vroeg met servicebureaus om het spectrum van beschikbare technologieën te begrijpen. Onthoud dat "additieve productie" geen enkele technologie is; elk materiaal en elke printer biedt distincte mogelijkheden, en de juiste match hangt af van uw specifieke behoeften.

Tot slot, wat houdt 2019 in voor Nano Dimension?

We anticiperen voortgezette productlanceringen en bredere marktadoptie van 3D-geprinte elektronica, wat de momentum die gezien is in mechanische additieve productie weerspiegelt – en misschien overtreft.

Afbeeldingen ter beschikking gesteld door Nano Dimension. Meer over Nano Dimension: https://www.nano-di.com/