3D打印数字化生产： 将会怎样改变电子工业的发展？

来源：电子工程3D打印

3D打印在制造业领域正在驱动着一场新的革命。曾经只是应用于手板模型的3D打印已经逐渐进化为一项实用的生产技术。3D打印数字化生产代表着生产生产厂商的一个梦想：对于不同类型产品的成本和交付时间可以更为可信的被估算出来，且他可以为不同工业领域的设计者们更为自由发挥设计空间。

现代生活的各个方面的数字化及关联度正在变得更高，工厂层级的更不例外。作为建立和连接工厂设备的一种新方法，3D打印数字化制造作为一项增材工艺及生产技术的纽带将必然会得到更多的采纳。通过增材制造PCB已经可以感受到这些在电子工业中的变化。

未来3D打印数字化生产技术会将车间和电子装备压缩为一台设备

从手板模型打印到全尺寸生产
3D打印从1980年的发明到现在，大部分时间内它被应用于创意、学术、手板模型。在塑料熔融沉积之外打印技术逐渐扩展至打印金属、聚合物、塑料及复合材料的复杂构件。工业领域像汽车工业、鞋类以及航空航天，已经在充分应用3D打印所带来低成本、快速化的优势用于弥补传统制造的不足。

3D打印数字化制造的本质是为设计者提供了更大的设计自由度，来适应新产品的生产及装备过程。设计者可以更快地将一项新的设计转入至生产消除中间多余的再加工过程。第一件产品的交付周期将会很大程度地缩减，无论产品的复杂性。这将允许手板模型的快速制造，小批量生产以及可确定成本及交付周期的复杂产品的大批量生产。

越高的数字化将会带来更多的互联性，将会使整个生产工艺的不同部分进行协同运作。这会真正将一个工厂转化为一个万物互联的生态系统，工程师将会更好地控制生产工过程的每一部分。在应用3D打印数字化制造的工业领域范围将会继续扩张，这场革命也将会影响到PCB的设计以及生产。

对于PCB的3D打印数字化制造
考虑到打印材料、温度限制与其之间的兼容性，合适的打印工艺与可用的材料匹配之间，3D打印系统一直被认为不适合或者说不实际对于制造电路板或者电子器件。随着塑料和金属部件打印之外增材制造技术的日渐成熟化，工业领域的一些公司已经可以适应更多的材料，像应用于3D打印功能型PCB板的绝缘和金属油墨。这些特殊的材料可以允许用于制造复杂功能电子器件，采用低温压电喷墨工艺，应用数字化模型在一个打印流程中配合精确复合沉积技术。

作为增材制造工艺依赖于从数字化模型所产生的生产数据，它是小容量高复杂性设备数字化生产的基础。这个当然也包括3D打印数字化生产PCB。传统生产的指令和数据主要是通过EDA设计软件及EDA和CAD之间的兼容格式文件所产生，如solidworks可以允许设计特征快速转化为增材设备的打印指令。

对比PCB生产中典型的减材工艺，在整个生产流程中仍然需要人为干预。对于全面的数字化制造而言传统PCB生产设备及工艺之间仍然存在集成不充分的现象，当然一少部分的高技术企业除外。随着即将到来的IPC_CFX标准将会有助于解决数字化及连续生产的集成化问题，增加的系统将会很快适应这种小容量的3D打印数字化制造。

  这是因为整个制板过程将会受益于这种层层打印的方式，这将消除传统生产PCB过程中多余的化镀、刻蚀及层压的步骤。对于选用增材还是减材生产PCB也许最为重要的是板子的复杂程度、生产时间与成本之间的关系。在增材制造工艺中，不管板子的复杂程度生产时间和成本对于每块板子是相对固定的。相反在减材制造工艺中，越复杂的板子成本明显增大，主要原因在于需要更多的装配环节，同时也会增加生产时间。

3D打印数字化生产复杂线路板很简单
3D打印数字化生产的这些特点将从根本上解决成本结构，生产一块板子决定于其固定的成本而不是一个可变的成本。对于产品开发商，这将使他们预算非常接近实际的生产花销。对于生产商，这将减少用于对新产品进行工艺调整所带来的前端成本。调整工具的成本也不用摊销到每个产品上，因为打印每块板子的时间和交付周期都是固定的，产品开发商和终端用户也可以很容易预估交付时间和进行排产。

随着打印速度、可靠性以及增材制造可用的材料提升和范围扩大，可以期待3D数字化制造将会在更多的工业领域占据主导地位。成本结构、成本的预算性及交付周期、设计的复杂性均将可以通过3D打印对于消费者而言得到节约。采用增材制造工艺补充或者替代传统工艺的公司将会看见真正的经济效益及在未来获得更大的竞争力。NanoDimension目前已经提供了7x24h用于连续生产的增材制造系统。

电子增材制造无疑是为电子产品的制造提供了一种新的解决方案，在有些场合可以解决传统制造难以解决的问题，当然更主重要的是给设计者更大的想象空间，解放了设计思维。原文作者提出了很多3D打印数字化制造的优势，小编认为随着时间的推移，材料技术及数据化系统的发展，这些优势将会逐渐被释放出来。看官如果一定要拿它与传统制造工艺来比，个人认为至少现在还不是时候，批量化生产、产品性能的稳定性肯定是不能和现在传统工艺进行比较的。但是这些都不妨碍它作为一项新技术去发展、去成长，未来它所带来的优势也是值得期待的。有兴趣的有小伙伴，欢迎留言讨论。