3D打印让电子元件产业“腾飞”

    你可能不是第一次听说“盒子里的工厂”，它在现实中有多种表现形式：小到视桌面机为家用生产设备的创客社群，大到像考文垂制造技术中心这样的机构––该机构最近启动了一项计划，旨在将英国中小型制造企业转化为全球数字工厂。

    2012年创建的以色列科技公司Nano Dimension对这个词有新的想法，其推出的DragonFly 20203D打印机用于实现专业电子元件的终极快速原型制作。作为用于解决电子元件制造过程中实际问题的第一款系统，DragonFly通过“盒子”将制造过程中的传统外包部分转为内部生产。

    与3D打印一样，打印电子元件很早之前已被推出，但直到最近才开始走向成熟。Nano Dimension决不是第一家从事3D打印电子元件设计生产的公司，但与生产Developer’s Kit 3D打印机的初创公司Voxel8不同，Nano Dimension将自己定位为第一家在专业领域完全专注于3D打印电子元件的公司。

    Nano Dimension首席商务官兼联合创始人Simon Fried说：“塑料打印和金属打印各有各的适用范围，但在我们生活的星球上电子设备无处不在。为实现电子元件和3D打印的融合，我们必须探索各种新型制造方式并最终制造出不同产品。”

    印制电路板的生产是一项极其冗长的过程。其他制造过程已开始接受增材制造等时间压缩技术，而印制电路板的生产仍是一个缓慢的过程。在描述生产电子产品的传统工作流程时，Simon认为电子团队“面临的掣肘问题是，他们每完成一项设计都必须委托第三方进行原型制作”，最终影响整个生产周期。

    DragonFly使用喷墨沉积与固化系统，在数小时内便可完成多层电路板的打印。该设备可同时打印两种材料，全部使用Nano Dimension自主开发的AgCite纳米颗粒导电银墨。Nano Dimension的打印墨粉专家能够提取10-100+纳米级纯银颗粒，通过控制纳米颗粒的尺寸、形状和离散实现最高水平的电导率、灵活性和附着力。Simon认为使用专有材料是实现电子元件正常运行所需终极精度的“必由之路”。

    Simon说道：“它是真正意义上的一套完整系统，各部分密切配合——每个部件的设计都与其他部件完美配合。”

    设备入门只需少量培训，在Nano Dimension技术将印制电路板转换为打印对象之前，工程师可继续使用Cadence等常规设计软件包。DragonFly通过预定的10分钟学习曲线为工程师提供各种电子元件的设计新思路。

    印制电路板的现有制造方式受各方面的限制。为了保证高解析率，它们采用垂直或平行布置，它们的耐受能力远低于标准打印的部件。因此，Simon认为3D打印在电子行业中的发展潜力远高于其他任何行业，因为它能够为工程师提供更多自由和灵活性，从而完全改变印制电路板的总体应用思路。

    鉴于3D打印的种种优势，Nano Dimension希望看到更多的电子工程师大胆创新设计方法。10或12层印制电路板典型的10天周期通常意味着工程师对过程仍持保守态度，因为任何失误都会引起成本和时间方面的高风险。工程团队能够利用3D打印改变其工作方式，将线性工作流程转变为更加灵活的系统，在不断重复尝试的过程中打印一整块电路板或部分电路。

    Simon评论：“你可以向着极限条件做进一步探索，因为失误的代价无非就是在明天之前完成重新打印，这意味着你承受得起更多的创新工作。”

    尽管目前还无法实现，但我们的最终目标是将10种不同的打印墨与元器件融合制成完整产品。这会对诸如智能手表等消费性技术的生产产生巨大影响：成品中可嵌入更加复杂的电子元件取代目前任何结构设计中都必须考虑的印制电路板。

    Simon说：“我们目前是在打印印制电路板，但从长远来看，印刷电路板必将消失并成为各种相应物件的内在组成部分。它只是产品结构件的固有部分而已。”

    从概念到试制产品只需数月时间

    DragonFly本身就是一种3D创新产品。该设备设计时综合采用SOLIDWORKS 3D设计软件、Composer、Simulator和PDM Professional，仅仅17个月内便将来自自然的灵感(汽车、蜻蜓造型)实现为产品。

    该设备计划于今年晚些时候在美国、欧洲和亚洲的主要制造和技术活动上进行商业发布。他们已经与少数几家公司展开初步合作，包括硅谷3D打印服务提供商 FATHOM和航空技术开发商以色列航空工业公司，这两家公司将是最先收到打印机的客户。Nano Dimension正在寻求电信、航空、消费电子、汽车甚至是物联网等各行业合作伙伴。每个行业对该技术的需求都不尽相同：有的行业只需提升开发速度，有的行业要求实现轻量化，有的行业则要求植入消费性产品。

    Simon总结道：“各行各业提出各种不同的问题。我们目前不能一一解答这些问题，但随着各领域工作的不断深入，这些问题都会随时间推移日渐明朗。”