3D打印讓電子元件產業“騰飛”

    你可能不是第一次聽說“盒子里的工廠”，它在現實中有多種表現形式：小到視桌面機為家用生產設備的創客社群，大到像考文垂制造技術中心這樣的機構––該機構最近啟動了一項計劃，旨在將英國中小型制造企業轉化為全球數字工廠。

    2012年創建的以色列科技公司Nano Dimension對這個詞有新的想法，其推出的DragonFly 20203D打印機用于實現專業電子元件的終極快速原型制作。作為用于解決電子元件制造過程中實際問題的第一款系統，DragonFly通過“盒子”將制造過程中的傳統外包部分轉為內部生產。

    與3D打印一樣，打印電子元件很早之前已被推出，但直到最近才開始走向成熟。Nano Dimension決不是第一家從事3D打印電子元件設計生產的公司，但與生產Developer’s Kit 3D打印機的初創公司Voxel8不同，Nano Dimension將自己定位為第一家在專業領域完全專注于3D打印電子元件的公司。

    Nano Dimension首席商務官兼聯合創始人Simon Fried說：“塑料打印和金屬打印各有各的適用范圍，但在我們生活的星球上電子設備無處不在。為實現電子元件和3D打印的融合，我們必須探索各種新型制造方式并最終制造出不同產品。”

    印制電路板的生產是一項極其冗長的過程。其他制造過程已開始接受增材制造等時間壓縮技術，而印制電路板的生產仍是一個緩慢的過程。在描述生產電子產品的傳統工作流程時，Simon認為電子團隊“面臨的掣肘問題是，他們每完成一項設計都必須委托第三方進行原型制作”，最終影響整個生產周期。

    DragonFly使用噴墨沉積與固化系統，在數小時內便可完成多層電路板的打印。該設備可同時打印兩種材料，全部使用Nano Dimension自主開發的AgCite納米顆粒導電銀墨。Nano Dimension的打印墨粉專家能夠提取10-100+納米級純銀顆粒，通過控制納米顆粒的尺寸、形狀和離散實現最高水平的電導率、靈活性和附著力。Simon認為使用專有材料是實現電子元件正常運行所需終極精度的“必由之路”。

    Simon說道：“它是真正意義上的一套完整系統，各部分密切配合——每個部件的設計都與其他部件完美配合。”

    設備入門只需少量培訓，在Nano Dimension技術將印制電路板轉換為打印對象之前，工程師可繼續使用Cadence等常規設計軟件包。DragonFly通過預定的10分鐘學習曲線為工程師提供各種電子元件的設計新思路。

    印制電路板的現有制造方式受各方面的限制。為了保證高解析率，它們采用垂直或平行布置，它們的耐受能力遠低于標準打印的部件。因此，Simon認為3D打印在電子行業中的發展潛力遠高于其他任何行業，因為它能夠為工程師提供更多自由和靈活性，從而完全改變印制電路板的總體應用思路。

    鑒于3D打印的種種優勢，Nano Dimension希望看到更多的電子工程師大膽創新設計方法。10或12層印制電路板典型的10天周期通常意味著工程師對過程仍持保守態度，因為任何失誤都會引起成本和時間方面的高風險。工程團隊能夠利用3D打印改變其工作方式，將線性工作流程轉變為更加靈活的系統，在不斷重復嘗試的過程中打印一整塊電路板或部分電路。

    Simon評論：“你可以向著極限條件做進一步探索，因為失誤的代價無非就是在明天之前完成重新打印，這意味著你承受得起更多的創新工作。”

    盡管目前還無法實現，但我們的最終目標是將10種不同的打印墨與元器件融合制成完整產品。這會對諸如智能手表等消費性技術的生產產生巨大影響：成品中可嵌入更加復雜的電子元件取代目前任何結構設計中都必須考慮的印制電路板。

    Simon說：“我們目前是在打印印制電路板，但從長遠來看，印刷電路板必將消失并成為各種相應物件的內在組成部分。它只是產品結構件的固有部分而已。”

    從概念到試制產品只需數月時間

    DragonFly本身就是一種3D創新產品。該設備設計時綜合采用SOLIDWORKS 3D設計軟件、Composer、Simulator和PDM Professional，僅僅17個月內便將來自自然的靈感(汽車、蜻蜓造型)實現為產品。

    該設備計劃于今年晚些時候在美國、歐洲和亞洲的主要制造和技術活動上進行商業發布。他們已經與少數幾家公司展開初步合作，包括硅谷3D打印服務提供商 FATHOM和航空技術開發商以色列航空工業公司，這兩家公司將是最先收到打印機的客戶。Nano Dimension正在尋求電信、航空、消費電子、汽車甚至是物聯網等各行業合作伙伴。每個行業對該技術的需求都不盡相同：有的行業只需提升開發速度，有的行業要求實現輕量化，有的行業則要求植入消費性產品。

    Simon總結道：“各行各業提出各種不同的問題。我們目前不能一一解答這些問題，但隨著各領域工作的不斷深入，這些問題都會隨時間推移日漸明朗。”