5 maneiras que a impressão 3D pode transformar a indústria de eletrônicos

A impressão 3D e a eletrônica ainda podem parecer uma novidade, mas a tecnologia está prestes a trazer grandes mudanças para a indústria.

Embora a tecnologia ainda seja usada principalmente como ferramenta de prototipagem, os benefícios da impressão 3D - desde um tempo de colocação no mercado mais rápido, maior liberdade de design e personalização - podem ser aproveitados pela indústria de eletrônicos.

Como funciona a impressão 3D com eletrônicos?

A impressão 3D de eletrônicos normalmente envolve o uso de tecnologia de jato de material. Usando esse processo, tintas condutoras e isolantes são aplicadas na superfície de impressão em linhas finas de poucos mícrons. A luz ultravioleta é então aplicada para solidificar as tintas.

Uma característica notável do jato de material é que ele facilita a impressão 3D em vários materiais. Para a indústria eletrônica, isso significa que circuitos funcionais e gabinetes podem ser fabricados simultaneamente em um único processo de impressão, simplificando significativamente o processo de montagem.

5 benefícios da eletrônica de impressão 3D

1 Prototipagem interna

Em uma indústria tão competitiva como a eletrônica, a demanda por dispositivos menores e mais finos com funcionalidade aprimorada é inevitável.

No entanto, desenvolver um protótipo de uma placa de circuito impresso (PCB) - o núcleo de qualquer dispositivo eletrônico - e outras peças eletrônicas costuma ser um desafio, e essa tarefa é frequentemente terceirizada. Isso normalmente resulta em prazos de entrega prolongados e a terceirização, neste contexto, também pode ser associada a questões de propriedade intelectual. No entanto, o advento da impressão 3D significa que a criação de protótipos de circuitos e placas de circuito pode ser feita internamente, permitindo que os fabricantes de eletrônicos reduzam as despesas de aquisição, eliminando quaisquer preocupações sobre violação de IP.

2. Tempo de colocação no mercado mais rápido

Produzir protótipos internamente pode criar eficiências durante a fase de projeto do produto. A impressão 3D permite um retorno mais rápido das iterações do projeto, acelerando o estágio de validação do projeto. Ao desenvolver produtos com muito mais rapidez, os fabricantes de eletrônicos ganham uma vantagem competitiva e conseguem uma fabricação mais flexível.

3. Flexibilidade de design A impressão 3D abre oportunidades para projetar formas e componentes complexos. Por exemplo, circuitos multicamadas agora podem ser impressos em 3D em superfícies não planas e flexíveis, o que não seria possível com as técnicas de fabricação tradicionais. A impressão 3D também permite que os engenheiros projetem para funcionalidade em vez de capacidade de fabricação, o que significa que estruturas complexas com componentes eletrônicos incorporados, sensores encapsulados e antenas podem ser produzidas mais prontamente.

4. Personalização A impressão 3D expande as capacidades de fabricação de eletrônicos personalizados. Engenheiros da Universidade de Minnesota, por exemplo, estão pesquisando o potencial de sensores 3D personalizados impressos diretamente na pele. Embora a customização de peças eletromecânicas por meio de impressão 3D ainda esteja em sua infância, a eletrônica de consumo customizada já é uma realidade. A impressão 3D pode ser usada para criar caixas eletrônicas personalizadas, estojos para pendrives USB e teclados.

5. Cadeia de abastecimento simplificada Os fabricantes que optam por trazer sua produção de eletrônicos para dentro de casa usando a impressão 3D podem ter um impacto significativo na cadeia de suprimentos. A fabricação interna tem o benefício de uma terceirização simplificada ou mesmo reduzida, reduzindo os custos associados de entrega e envio. A impressão 3D de eletrônicos também reduz os custos de armazenamento e distribuição, graças à fabricação sob demanda e à oportunidade de criar um estoque digital.

Quais sistemas estão disponíveis?

Sistema DragonFly Pro da Nano Dimension A Nano Dimension é especializada em protótipos de PCB multicamadas impressos em 3D em vários substratos (rígidos e flexíveis). Sua impressora DragonFly Pro System 3D depende da tecnologia de jato de material e é capaz de imprimir PCBs com vários recursos, como interconectores. O sistema da Nano Dimension é notável pela impressão 3D multimaterial, usando tintas proprietárias condutoras e dielétricas simultaneamente para fabricar circuitos funcionais e antenas.

Tecnologia de jato de aerossol da Optomec

A Optomec é outra empresa que está mudando o jogo para a eletrônica impressa D. A empresa com sede nos Estados Unidos desenvolveu sua tecnologia Aerosol Jet para eletrônicos de impressão 3D de tamanho mícron. A Optomec oferece uma linha de sistemas Aerosol Jet capazes de produzir PCBs flexíveis, antenas conformadas, sensores e dispositivos moldados interconectados. A característica notável das impressoras Aerosol Jet 3D é que elas são compatíveis com os materiais já disponíveis no mercado.

Neotech AMT
A Neotech AMT, com sede na Alemanha, é especializada na impressão 3D híbrida de produtos eletrônicos. Seu sistema, o PJ 15X, combina plataforma de movimento CNC e cabeçotes de impressão com capacidade 3D para produzir condutores, semicondutores, padrões de aquecedor, resistores e muito mais. A máquina foi projetada para aplicações em desenvolvimento de produtos e prototipagem rápida.

Impressoras BotFactory PCB 3D
A prototipagem de baixo custo de placas de circuito agora é possível com a linha BotFactory de impressoras 3D. Os sistemas usam uma tecnologia de jato de tinta para depositar pequenas gotas de tintas condutoras e isolantes em vários substratos. Os sistemas desktop são uma das opções mais econômicas para impressão 3D de componentes eletrônicos do mercado hoje.

Olhando adiante

A prototipagem ainda é a aplicação de impressão 3D mais comumente usada na indústria eletrônica. Olhando para o futuro, no entanto, a impressão 3D pode se tornar uma técnica viável para a produção de sensores vestíveis ou incorporados para monitoramento de saúde em tempo real. Além disso, sensores impressos em 3D podem ser integrados às lentes para permitir aplicações de realidade aumentada, enquanto eletrônicos embutidos impressos em 3D podem ser usados em objetos de smartphones a carros, adicionando funcionalidade e tornando-os mais leves.

Mas antes de vermos esses aplicativos ganhando força, há vários desafios que precisam ser enfrentados. Em primeiro lugar, será necessário desenvolver um software de design que possa definir como os componentes eletrônicos podem ser impressos na própria peça. Atualmente, esse software de design ainda está em sua infância, embora deva avançar nos próximos anos. Outro desafio é o desenvolvimento de materiais adequados para impressão 3D em nanoescala, já que muitos componentes eletrônicos são nanométricos.

No entanto, apesar desses desafios, a eletrônica de impressão 3D tem todas as chances de seguir o mesmo caminho que os primeiros a adotar a tecnologia, como automotiva e aeroespacial. Conforme a tecnologia amadurece e novos jogadores entram no mercado, esperamos que a impressão 3D de eletrônicos possa eventualmente deixar de ser apenas uma ferramenta de prototipagem para direcionar a produção final.

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