3D打印電子產品-5家突出的公司
3D打印的電子組件和電路正在成為現(xiàn)實。了解如何將該工藝用于生產基本電子組件,電路和印刷電路板以及的公司。
1. Nano Dimension和Harris公司:3D印刷電路板
用于RF放大器的3D印刷電路板。
的通訊公司Harris Corporation使用專業(yè)的3D打印機,成功地在內部創(chuàng)建了3D打印的射頻(RF)電子產品。他們的打印機Dragonfly Pro 2020來自的增材電子供應商Nano Dimension。
初步測試表明,3D打印RF印刷電路板(PCB)的性能可與常規(guī)制造的電路相媲美。結果將由Harris在即將舉行的IEEE無線電和無線研討會上介紹。
印刷品之一是將用于制造RF放大器的電路板。該PCB還具有集成的3D打印天線。Nano Dimension的首席執(zhí)行官Amit Dror解釋說,這一突破有助于加快原型制作速度,同時降低了研發(fā)成本。這允許創(chuàng)建更多的概念驗證進行測試。
還具有特定于產品的優(yōu)勢。通過3D打印PCB,可以開發(fā)出更小,更輕的天線和電路。由于電路靈活,電纜和連接器更少,包裝也變得更加簡單。
Nano Dimension已經獲得了進一步開發(fā)3D打印電子產品(即所謂的3DPE)的資金。他們將與Harris公司合作,演示雙面電路板和多層電路的3D打印。目的是減少為哈里斯太空通信系統(tǒng)分配數(shù)字,功率和RF信號的電路的尺寸,重量,功率和成本。
哈里斯公司(Harris Corp.)的Arthur C. Paolella博士說:“內部制造RF系統(tǒng)的能力為快速,經濟地進行原型設計和批量生產提供了令人興奮的新方法。” 他繼續(xù)解釋說,研究結果為進一步開發(fā)3D打印電子產品提供了實質動力。
2. Optomec:氣溶膠噴射技術
在四個設備外殼上打印天線。
總部位于新墨西哥州的Optomec是電子3D打印機的制造商和分銷商。他們開發(fā)了基于Aerosol-Jet的3D打印技術,該技術能夠在2D和3D基板上打印互連,跡線,甚至是被動和主動組件。他們聲稱已經成功印刷了電阻器,電容器,天線,傳感器和薄膜晶體管。
Aerosol Jet 3D打印過程使Optomec的電子打印機可以在各種基材上進行打印,包括塑料,陶瓷和金屬結構。它們還能夠打印到復雜的幾何圖形上。通過此過程,他們將3D打印的共形天線直接打印到移動設備外殼上,從而降低了這些設備的復雜性,零件數(shù)量和成本。
Optomec還計劃積極參與物聯(lián)網(IoT)。對于這種“智能連接設備”,內在需要傳感器和天線。Optomec的過程允許對滿足這些要求的IoT設備進行快速設計和原型設計,從而為各種IoT應用程序提供解決方案。該公司表示,他們的工藝可以減少制造步驟,降低相關成本,并提供更多的材料可能性。
3.加州大學伯克利分校:微電子學和無線傳感器
3D打印的電子組件。
加州大學伯克利分校的工程師和同事一直在研究3D打印微電子電路的系統(tǒng)。在他們的論文《用于集成電路和無源無線傳感器的3D打印微電子學》中,他們討論了這是如何實現(xiàn)的。
該團隊成功地報告了3D打印無源微電子組件,包括電阻器,電容器和電感器,以及電路和無源無線傳感器。他們甚至生產了一個微型的.53 GHz發(fā)送器,它也可以用作無線傳感器。這些專用的無線傳感器已被證明可以有效地用作液態(tài)食品行業(yè)中的質量控制組件(例如牛奶和果汁)。
使用FDM技術,多噴嘴系統(tǒng)和30μm的打印分辨率創(chuàng)建結構。從印刷對象上取下支撐結構后,將銀基懸浮液注入并固化以形成組件和互連。
一種可能的消費者應用是團隊所稱的“智能瓶蓋” ,就像牛奶或果汁紙箱上的瓶蓋一樣。其帶有集成無線傳感器的液體食品紙箱蓋可以報告內容的新鮮度。
加州大學伯克利分校的工程師使用3D打印塑料和嵌入式電子設備創(chuàng)建了一個“智能瓶蓋”,以無線方式監(jiān)控牛奶的新鮮度。
3D打印的智能帽。資料來源:伯克利新聞
4.杜克大學:導電熱塑性材料
使用導電熱塑性塑料的3D打印組件。
杜克大學的工程師正在使用雙材料FDM技術研究3D打印電子元件。他們的重點是注入石墨烯,炭黑和銅的導電熱塑性3D打印長絲。
根據他們的論文“具有導電熱塑性細絲的3D打印電子元件和電路”,他們取得了一些非常積極的成果。該團隊生產了3D打印電阻器,其電阻值跨越了三個數(shù)量級。
盡管石墨烯和炭黑材料已被證明有些脆,但注入銅的燈絲卻更具彈性。3D打印銅組件和印刷電路板走線可以彎曲500次以上,而不會斷裂或電阻值變化。這使得彈性撓性電路和組件的3D打印具有一定的可能性。
他們還表明,注入銅的熱塑性細絲在大于1 MHz的頻率下可能產生類似于標準銅印刷電路板走線的阻抗,這是RF應用的前提條件。
通過修改器件的幾何形狀和選擇打印材料,可以預期地調節(jié)其電容器和電感器。這些組件用于創(chuàng)建功能與傳統(tǒng)同類產品相當?shù)母咄V波器。
5. Adham Rabah:DIY PCB
3D打印蝕刻掩模和成品板。
該項目不在工業(yè)和研究領域之內,但對3D打印電子的未來有很多看法。看來3D打印電子產品已經滲入業(yè)余愛好者和制造商空間。一個例子是Adham Rabah的3D打印PCB,他使用DIY 3D打印機生產了該PCB。
阿達姆(Adham)解釋說,在長達一年的時間里,他花了很多努力才想出一種可靠的方法。為了找到可行的組合,他嘗試了多種不同的印刷材料,制造表面黏著劑和切片機配置。
Adham采用結合了新工藝和舊工藝的混合方法,由標準的覆銅酚醛板制造PCB。同時,他使用標準的PLA燈絲制造用于PCB蝕刻的覆銅板。通常,這將需要幾個額外的步驟,但是在這種情況下,它們將被3D打印機取代。
*一步是創(chuàng)建電路的乙酸鹽掩膜。簡單地創(chuàng)建蒙版還需要幾個步驟。然后,您必須使用紫外線將醋酸鹽圖像投影到特殊的感光銅覆板上。這必須在沒有紫外線的環(huán)境中完成。另外,光敏板可能比Adham方法中使用的標準板貴得多。這使得他的方法更省時,更便宜。這是在制造商級別實現(xiàn)更經濟快速的電子原型制作的組合。創(chuàng)客創(chuàng)新,取勝!