Experteninterview: Simon Fried, Co-Founder von Nano Dimension, zur 3D-Druck-Zukunft in der Elektronik

Die Elektronikindustrie nimmt additive Fertigung rasant an und formt neu, wie wir alles entwickeln – von Drohnen und Satelliten bis zu Laptops und Smartphones. Doch im Kern hängt jedes elektronische System von Komponenten ab – Leiterplatten (PCBs), Antennen, Sensoren –, die traditionell kostspielig und zeitaufwändig zu produzieren sind. 3D-Druck definiert diese Landschaft neu, indem er schnellere Produktzyklen, größere Designfreiheit und die Fähigkeit liefert, nicht-planare Geometrien zu schaffen, die zuvor unerreichbar waren.

2012 in Israel gegründet, wurde Nano Dimension zum globalen Führer in additiver Fertigung für gedruckte Elektronik. Ihr proprietäres DragonFly Pro System kann simultan Metalle und dielektrische Polymere drucken, was Unternehmen Inhouse-Prototyping von Elektronik ermöglicht, Lieferzeiten verkürzt und Kosten senkt.

In diesem Experteninterview sprachen wir mit Simon Fried, Co-Founder und President von Nano Dimension, über die wachsende Wirkung von 3D-Druck in der Elektronik und wie das Unternehmen dieses aufstrebende Feld pioniert.

Können Sie etwas über Nano Dimension erzählen?

Nano Dimension fokussiert sich exklusiv auf additive Fertigung für Elektronik. Traditionell waren Elektroingenieure gezwungen, Schaltungsdesign und Prototyping auszulagern, was signifikante Lieferzeit und Kosten hinzufügte. Indem wir 3D-Druck in die elektrische Domäne bringen, geben wir Ingenieuren die Freiheit, Flexibilität und Vertraulichkeit, die sie brauchen, um Ideen in einem praktischen, mechanischen Kontext zu testen und zu iterieren.

Spezifisch zu Ihrer DragonFly Pro System Technologie – welchen Wert bringt sie?

Stellen Sie sich einen Elektroingenieur vor, der das nächste PCB für ein Produkt designen soll. Der Prozess involviert typischerweise komplexe EDA (Electronic Design Automation) Software, umfangreiche Simulation und dann das Senden des Designs an einen Drittanbieter-Hersteller – eine Operation, die Wochen dauern kann. Mit Nano Dimensions System können Ingenieure ein physisches Board in ca. 24 Stunden designen und fertigen, Layouts sofort validieren, Fehler erkennen und Designverbesserungen erkunden.

Unsere Kunden berichten, einen sechs-wöchigen Engineering-Aufwand in einen Tag und eineinhalb zu transformieren, indem sie Prototypen selbst drucken und das Warten auf externe Zulieferer eliminieren.

Indem wir den Mittelsmann beim Prototyping eliminieren, befähigen wir Unternehmen, mehr Ideen zu testen, rapid zu iterieren und Geheimhaltung zu wahren. Wenn Entwicklung schnell und günstig ist, sinkt der Cost of Failure, was größere Innovation ermutigt.

Verteidigungsfirmen insbesondere werden von unserer Technologie angezogen, da sie strengen Constraints bei Design-Offenlegung und Zuliefererauswahl unterliegen. Unser System erlaubt ihnen, kritische Komponenten intern zu prototypen, was Compliance und Vertraulichkeit sicherstellt.

Welche weiteren Vorteile bietet additive Fertigung für Elektronik?

Additive Fertigung ermöglicht Formen und Geometrien, die mit konventioneller planarer Fertigung unmöglich sind – eine aufregende Frontier für Elektroingenieure, gewohnt an flache, zweidimensionale Layouts.

Traditionelle Elektronikfertigung ist stark constrainiert, diktiert durch Fertigungsprozess und verfügbare Komponenten. Additive Fertigung hebt diese Constraints auf und eröffnet ein riesiges Array neuer Designmöglichkeiten. Ingenieure können nun echte dreidimensionale PCBs, Antennen und andere funktionale Teile schaffen, jenseits der Limitierungen flacher Leiterbahnen.

Unsere Vision ist zweifach: Erstens, konventionelle PCB- und RF-Elektronik schneller, günstiger und unabhängiger zu machen; zweitens, gänzlich neue Produkte zu ermöglichen, die strukturelle und elektrische Funktionen in beispielloser Weise verbinden.

Was sind einige der Herausforderungen beim 3D-Druck von Elektronik?

Simultanes Drucken von Metallen und Polymeren ist inhärent komplex. Metalle erfordern erhöhte Temperaturen und präzise Kontrolle, während Polymere unterschiedliche optimale Bedingungen haben. Das Ausbalancieren dieser konkurrierenden Materialbedürfnisse verlangt fortschrittliche Prozesskontrolle und Materialwissenschaftsexpertise für hohe Auflösung und funktionale Integrität.

Wie ist der aktuelle Stand des Elektronik-3D-Druck-Marktes?

Das Feld ist noch nascent, mit wenigen Playern. Doch seine Wachstumstrajektorie spiegelt die traditioneller additiver Fertigung wider, mit Early Adopters aus Luftfahrt, Verteidigung und F&E, die 3D-Druck bereits im mechanischen Bereich angenommen haben.

Luftfahrt und Verteidigung führen den Charge an, da sie niedrigvolumige, hochkomplexe Teile benötigen, die von Rapid Prototyping und strenger Sicherheit profitieren. Diese Industries haben Expertise und Ressourcen, in neue Fertigungskapazitäten zu investieren.

Wie sehen Sie additive Fertigung für Elektronik in den kommenden Jahren evolvieren?

Die Grenze zwischen mechanischem und elektrischem Design erodiert. Große CAD-Anbieter – Autodesk, Solid Edge, SolidWorks – expandieren in EDA-Territorium, was integrierte Design-Workflows ermöglicht. Zukünftige Produkte werden mechanische Form nahtlos mit elektrischer Funktion verbinden, creando smartere, kompaktere Lösungen.

Wearables und flexible Devices illustrieren diesen Trend: während sich mechanische Eigenschaften entwickeln, müssen auch eingebettete Elektronik mitentwickeln. Der IoT-Boom treibt Nachfrage nach Elektronik in zuvor „dummen“ Komponenten weiter an.

Langfristig erwarten wir 3D-Drucker, die die gesamte Produktionskette handhaben – finale Teile fertigen, Assembly und sogar ästhetische Features – reduzierend den Bedarf an separaten Maschinen.

Kurzfristig wird additive Fertigung für Elektronik rasant reifen, getrieben durch gesteigertes Bewusstsein und bewiesenen Wert in Rapid Prototyping. Innerhalb weniger Jahre erwarten wir, dass höhervolumige Produktion von Elektronik viable wird.

Mit Milliarden Geräten, die bereits Elektronik enthalten, wird Expansion in neue Sektoren – Lebensmittelverpackung, Automotive, medizinische Implantate – kleinere, komplexere, funktionalere Komponenten verlangen. Additive Fertigung wird der Enabler für diese Evolution sein.

Was macht Nano Dimension zum Marktführer in diesem Raum?

Anders als Maker-Grade-Drucker für Hobbyisten bietet Nano Dimension eine turnkey, enterprise-grade Lösung, die den gesamten Workflow abdeckt – von Design bis Produktion. Unser DragonFly Pro ist das einzige kommerzielle System, das simultan funktionale Metalle und Polymere in hoher Auflösung drucken kann.

Nano Dimension hat mit Unternehmen in verschiedenen Vertikalen gearbeitet. Könnten Sie ein Beispiel für eine Vertikale und einen Use Case nennen, wo Ihre Technologie ein Asset war?

Ein Paradebeispiel ist Luftfahrt und Verteidigung, besonders Antennenentwicklung. Antennen sind notorisch schwer zu designen, erfordern viele Iterationen für Performance-Ziele. Durch Partnerschaft mit Harris Corporation demonstrierten wir, dass 3D-gedruckte Antennen die Performance traditionell gefertigter matchen können, während sie rapid Iteration und niedrigere Werkzeugkosten bieten.

Antennen sind ein kritischer Anwendungsbereich in Luftfahrt und Verteidigung – niedrigvolumige, hochkomplexe Teile, wo additive Fertigung glänzt.

Hochvolumenproduktion ist noch nicht der Fokus; additive Fertigung exzelliert in der Nische komplexer, niedrigvolumiger Komponenten, wo Zuverlässigkeit und Designflexibilität paramount sind.

Verteidigungsfirmen brauchen strikte Geheimhaltung und limitierte Zuliefererengagement. Unsere Inhouse-Prototyping-Fähigkeit trifft diese Anforderungen, was additive Fertigung zur natürlichen Wahl für kritische, hochwertige Komponenten macht.

Gibt es Herausforderungen beim Designen 3D-gedruckter Elektronik?

Für konventionelle flache PCBs interfaced unsere Software nahtlos mit Standard-EDA-Tools, sodass Ingenieure vertraute Workflows weiter nutzen können. Doch das Designen nicht-planarer Elektronik – wie einer pyramidenförmigen Platine – stellt Herausforderungen, da aktuelle EDA-Software keinen Support für dreidimensionale Leiterbahnen bietet.

Das Designen 3D-elektronischer Schaltungen ist limitiert durch das Fehlen von EDA-Tools, die nicht-planare Geometrien unterstützen. Mechanische CAD-Tools werden oft von Elektroingenieuren missbraucht, um diese Lücke zu überbrücken.

Wir haben ein SolidWorks Add-in entwickelt, das unser Drucksystem mit mechanischem CAD bridged, und große Anbieter wie Siemens und Dassault Systèmes arbeiten an integrierten elektromechanischen Design-Suites.

Während Hardware-Fähigkeiten expandieren, wird das Software-Ökosystem graduell aufholen, besonders für nicht-flache Designs, die neue Designparadigmen verlangen.

In Bezug auf additive Fertigung allgemein – was sind einige der Kernherausforderungen, die der Industrie noch bevorstehen?

Ein Risiko ist, dass additive Fertigung einer zweiten Hype-Welle begegnen könnte. Die Industrie muss fokussieren auf Lieferung greifbaren Fertigungswerts statt nur Buzz.

Kernherausforderungen umfassen Erweiterung von Materialoptionen – stärkere Polymere, breiteres Spektrum druckbarer Metalle, funktionale Dielektrika – und Etablierung von Industriestandards für Rückverfolgbarkeit, IP-Schutz und Qualitätssicherung. Erfolg hängt davon ab, additive Fertigung in bestehende Produktionslinien zu integrieren und ihre Zuverlässigkeit im Maßstab zu beweisen.

Wie zuversichtlich sind Sie, dass additive Fertigung nicht der zweiten Hype-Welle zum Opfer fällt?

Mit wachsender Adoption durch große, erfahrene Unternehmen und klarem, demonstrierbarem ROI sind wir optimistisch, dass additive Fertigung zu einer zuverlässigen Produktionstechnologie reift.

Welchen Rat geben Sie einem Unternehmen, das additive Fertigung adoptieren will, aber nicht weiß, wo es anfangen soll?

Beginnen Sie mit Definition klarer Ziele und Auswahl der richtigen Material-Maschinen-Kombination für Ihre Applikation. Engagieren Sie früh Service Bureaus, um das Spektrum verfügbarer Technologien zu verstehen. Erinnern Sie sich: „Additive Fertigung“ ist keine einzelne Technologie; jedes Material und jeder Drucker bietet distinkte Fähigkeiten, und das richtige Match hängt von Ihren spezifischen Bedürfnissen ab.

Zum Schluss: Was hält 2019 für Nano Dimension bereit?

Wir erwarten fortgesetzte Produktlaunches und breitere Marktadoption von 3D-gedruckter Elektronik, spiegelnd – und potenziell übertreffend – den Momentum, den wir in mechanischer additiver Fertigung sahen.

Bilder courtesy of Nano Dimension. Mehr über Nano Dimension: https://www.nano-di.com/