3D 프린팅이 전자 산업을 변화시킬 수 있는 5가지 방법

3D 프린팅 및 전자 제품은 여전히 ​​다소 생소한 것처럼 보일 수 있지만 이 기술은 업계에 큰 변화를 가져올 태세입니다.

이 기술은 여전히 ​​프로토타입 제작 도구로 주로 사용되지만, 3D 프린팅의 이점(출시 시간 단축, 설계 및 사용자 정의의 더 큰 자유도)은 전자 산업에서 활용할 수 있습니다.

전자 제품을 사용한 3D 프린팅은 어떻게 작동합니까?

전자 제품의 3D 프린팅은 일반적으로 재료 분사 기술을 사용합니다. 이 프로세스를 사용하여 전도성 및 절연성 잉크가 인쇄 표면에 몇 마이크론의 얇은 선으로 분사됩니다. 그런 다음 UV 광선을 가하여 잉크를 고형화합니다.

재료 분사의 한 가지 주목할만한 특징은 다중 재료 3D 프린팅을 용이하게 한다는 것입니다. 이는 전자 산업의 경우 단일 인쇄 프로세스에서 기능 회로와 인클로저를 동시에 제조할 수 있다는 것을 의미하므로 조립 프로세스가 크게 간소화됩니다.

3D 프린팅 전자 제품의 5가지 이점

1. 사내 프로토타이핑

전자 제품과 같이 경쟁이 치열한 업계에서는 기능이 개선된 더 작고 얇은 기기에 대한 수요가 불가피합니다.

그러나 모든 전자 장치의 핵심인 인쇄 회로 기판(PCB) 및 기타 전자 부품의 프로토타입을 개발하는 것은 종종 어려운 일이며 이 작업은 매우 자주 아웃소싱됩니다. 이로 인해 일반적으로 리드 타임이 길어지며 이러한 맥락에서 아웃소싱은 지적 재산권 문제와 결합될 수도 있습니다. 그러나 3D 프린팅의 출현은 회로 및 회로 기판의 프로토타입을 만드는 것이 사내에서 이동할 수 있음을 의미하므로 전자 제조업체는 조달 비용을 절감하는 동시에 IP 침해에 대한 우려를 제거할 수 있습니다.

2. 시장 출시 시간 단축

내부에서 프로토타입을 제작하면 제품 설계 단계에서 효율성을 높일 수 있습니다. 3D 프린팅을 사용하면 설계 반복을 더 빠르게 처리할 수 있어 설계 검증 단계를 가속화할 수 있습니다. 제품을 훨씬 더 빠르게 개발함으로써 전자 제품 제조업체는 경쟁 우위를 확보하고 보다 유연한 제조를 달성할 수 있습니다.

3. 디자인 유연성

3D 프린팅은 복잡한 모양과 구성 요소를 설계할 수 있는 기회를 제공합니다. 예를 들어, 이제 다층 회로를 평평하지 않고 유연한 표면에 3D 인쇄할 수 있으며 이는 기존 제조 기술로는 불가능합니다. 3D 프린팅은 또한 엔지니어가 제조 가능성 대신 기능을 고려하여 설계할 수 있도록 합니다. 즉, 임베디드 전자 장치, 캡슐화된 센서 및 안테나가 있는 복잡한 구조를 보다 쉽게 ​​생산할 수 있습니다.

4. 맞춤설정

3D 프린팅은 맞춤형 전자 제품 제조 능력을 확장합니다. 예를 들어 미네소타 대학의 엔지니어들은 피부에 직접 3D 프린팅된 맞춤형 센서의 잠재력을 연구하고 있습니다. 3D 프린팅을 통한 전자 기계 부품의 맞춤화는 아직 초기 단계이지만 맞춤형 소비자 전자 제품은 이미 현실입니다. 3D 프린팅을 사용하여 개인화된 전자 인클로저, USB 스틱 케이스 및 키보드를 만들 수 있습니다.

5. 단순화된 공급망

3D 프린팅을 사용하여 전자 제품을 사내에서 생산하기로 선택한 제조업체는 공급망에 상당한 영향을 미칠 수 있습니다. 내부 제조는 아웃소싱을 단순화하거나 심지어 줄여서 배송 및 배송 관련 비용을 줄이는 이점이 있습니다. 전자 제품의 3D 프린팅은 주문형 제조와 디지털 인벤토리 생성 기회 덕분에 창고 및 유통 비용도 절감합니다.

사용 가능한 시스템은 무엇입니까?

Nano Dimension의 DragonFly Pro 시스템

Nano Dimension은 다양한 기판(강성 및 유연성)에 3D 인쇄된 다층 PCB 프로토타입을 전문으로 합니다. DragonFly Pro System 3D 프린터는 재료 분사 기술에 의존하며 인터커넥터와 같은 다양한 기능을 가진 PCB를 인쇄할 수 있습니다. Nano Dimension의 시스템은 독점적인 전도성 및 유전체 잉크를 동시에 사용하여 기능 회로와 안테나를 제조하는 다중 재료 3D 프린팅으로 유명합니다.

Optomec의 에어로졸 제트 기술

Optomec은 D 인쇄 전자 제품의 판도를 바꾸고 있는 또 다른 회사입니다. 미국에 기반을 둔 이 회사는 마이크론 크기의 전자 제품을 3D 프린팅하기 위한 Aerosol Jet 기술을 개발했습니다. Optomec은 유연한 PCB, 등각 안테나, 센서 및 상호 연결된 성형 장치를 생산할 수 있는 Aerosol Jet 시스템 라인을 제공합니다. Aerosol Jet 3D 프린터의 주목할만한 특징은 이미 상용화된 재료와 호환된다는 것입니다.

네오텍 AMT
독일에 본사를 둔 Neotech AMT는 전자 제품의 하이브리드 3D 프린팅을 전문으로 합니다. 시스템인 PJ 15X는 CNC 모션 플랫폼과 3D 가능 프린트 헤드를 결합하여 도체, 반도체, 히터 패턴, 저항기 등을 생산합니다. 이 기계는 제품 개발 및 쾌속 프로토타이핑 애플리케이션을 위해 설계되었습니다.

BotFactory PCB 3D 프린터
3D 프린터의 BotFactory 라인으로 회로 기판의 저비용 프로토타이핑이 가능합니다. 이 시스템은 잉크젯 기술을 사용하여 다양한 기판에 전도성 및 절연성 잉크의 작은 방울을 떨어뜨립니다. 데스크탑 시스템은 오늘날 시장에서 전자 부품의 3D 프린팅을 위한 가장 저렴한 옵션 중 하나입니다.

미리 내다보기

프로토타이핑은 여전히 ​​전자 산업 내에서 3D 프린팅의 가장 일반적으로 사용되는 응용 프로그램입니다. 그러나 앞으로 3D 프린팅은 실시간 건강 모니터링을 위한 웨어러블 또는 내장형 센서를 생산하는 실행 가능한 기술이 될 수 있습니다. 또한 3D 인쇄 센서를 렌즈에 내장하여 증강 현실 애플리케이션을 구현할 수 있으며, 3D 인쇄 내장 전자 제품을 스마트폰에서 자동차에 이르는 물체에 사용하여 기능을 추가하면서 더 가볍게 만들 수 있습니다.

그러나 이러한 애플리케이션이 주목을 받기 전에 해결해야 할 몇 가지 과제가 있습니다. 첫째, 전자 부품이 부품 자체 내에서 인쇄될 수 있는 방법을 정의할 수 있는 설계 소프트웨어를 개발해야 합니다. 현재 이러한 설계 소프트웨어는 아직 초기 단계에 있지만 향후 몇 년 동안 발전할 것으로 예상됩니다. 또 다른 과제는 많은 전자 부품이 나노미터 크기이기 때문에 나노 스케일에서 3D 프린팅에 적합한 재료를 개발하는 것입니다.

그러나 이러한 문제에도 불구하고 3D 프린팅 전자 장치는 자동차 및 항공 우주와 같은 기술의 얼리 어답터와 동일한 경로를 따를 모든 기회를 가지고 있습니다. 기술이 성숙해지고 새로운 플레이어가 시장에 진입함에 따라 전자 제품의 3D 프린팅이 궁극적으로 단순한 프로토타이핑 도구에서 최종 생산으로 전환될 것으로 예상합니다.