Elektronikfertigung transformieren mit additiver Fertigung

Genau wie in anderen Bereichen bietet die additive Fertigung (AM) auch in der Elektronik einzigartige Chancen. Ihre Fähigkeit, mehrere Materialien in einem Druckauftrag zu kombinieren, ist in dieser Branche sehr hilfreich. 3D-Drucktechnologien sind heute weit zugänglicher und einfacher als früher. Dies ermöglicht deutlich schnelleres Prototyping, was Vorlaufzeiten, Kosten und Fehler reduziert, die den Produktionsprozess stören.

Wann 3D-Druck für Elektronik wählen?

Für On-Demand-Produktion

3D-Druck ermöglicht die On-Demand-Fertigung eines Elektronikbauteils mit festem Lieferzeitraum und klarer Kostenstruktur, was die Time-to-Design und -Launch signifikant verkürzt. Zudem lassen sich neue und alte Geräte mit verschiedenen 3D-Druckmaterialien und in Kleinserien direkt aus dem digitalen Lager des Herstellers oder einem Kunden-CAD-Modell produzieren.

Dies ist der Hauptvorteil und wird die Lieferkette für Elektronik transformieren, sodass Hersteller die Kundennachfrage sofort bedienen können.

Für mehr Innovationsspielraum und Individualisierung

Designer haben viel Spielraum für innovative Ideen, statt an traditionelle Designs gebunden zu sein, die aufgrund der Komplexität neuer, effizienter Designs oft beibehalten wurden. SLS- und MJF-Technologien eignen sich auch für komplexe Designs und Serienfertigung, was früher ein Nachteil der AM war. Eine gute Stückzahl an Elektronikgehäusen, Breadboards etc. kann mit AM sehr schnell im Vergleich zu konventionellen Prozessen gefertigt werden.

Beispielsweise hilft 3D-Druck bei Solarpaneelen, konventionelle Designregeln zu brechen. Das betrifft nicht nur die externe Struktur, sondern auch die interne Schaltung, was die Leistung von Bauteilen verbessern, Größe minimieren, Gewicht optimieren und komplexe, präzise Geometrien ermöglichen kann.

Für schnelleres Prototyping

Die Geschwindigkeit und einfache Handhabung der additiven Fertigung machen sie ideal für schnelle Prototypen. Drucken mit Multi Jet Fusion (MJF) ist eine relativ budgetfreundliche Option, die oft für Prototyping gewählt wird.

Fused Deposition Modeling (FDM), die zugänglichste Form der additiven Fertigung, ist eine weitere Alternative. FDM ist die günstigste und beste Technologie für Prototyping aufgrund ihrer einfachen Handhabung und des günstigen Baumaterials. Da der gesamte Prozess deutlich günstiger ist als konventionelle Verfahren, besteht bessere Chance für Neugestaltung und Analyse in kurzer Zeit.

Für neue Materialien zum Experimentieren

Elektronische Produkte wie Leiterplatten (PCBs) basieren hauptsächlich auf zwei Materialtypen: einem isolierenden dielektrischen Substrat und leitenden Elementen. Neuere Polymermaterialien mit niedriger Dielektrizitätskonstante und halbleitende Polymermaterialien, beide mit einstellbaren elektronischen Eigenschaften, werden neuerdings adaptiert. Diese fortschrittlichen Materialien in Kombination mit 3D-Druck eröffnen neue Türen in Design und moderner Entwicklung.

Für Teile mit guter Oberflächenqualität

Technologien wie SLA oder Carbon DLS verwenden Harzmaterialien, sind flüssiger Natur und bieten eine gute Oberflächenqualität. Sie bieten Eigenschaften wie Flexibilität und Wasserbeständigkeit, die eine wertvolle Ergänzung für moderne Elektronik wie faltbare Telefone und wasserresistente Geräte darstellen. Wenn enge Toleranzen und Präzision im Vordergrund stehen, sind dies die Technologien der Wahl.

High-Definition-Prototypen und funktionale Prototypen sind ebenfalls Anwendungen von SLA und Carbon DLS.

Vorteile der additiven Fertigung in der Elektronik

Richtiges und optimiertes Design

Da das Modell computergeneriert und gedruckt wird, besteht nur ein geringer Fehlerpuffer.

Im traditionellen Prozess wird die Schaltung erst in einem späteren Stadium dem fertigen Teil hinzugefügt, beim additiven Prozess wird die Schaltung gemeinsam mit dem Teil gedruckt, sodass sie darin eingekapselt ist und vor externen Schäden geschützt wird. Beispielsweise kann die kleine Antenne in einem Mobiltelefon direkt in das Gehäuse gedruckt werden.

Druck auf nicht-flachen Oberflächen

Elektronik wie PCBs kann einfach auf nicht-flachen Oberflächen 3D-gedruckt werden, was konventionelle Methoden nicht zulassen. Ebenso lassen sich Elektronik einfach in Wearables, Sensoren auf flexiblen Oberflächen, Zuckerteststreifen, Prothesen und individuell anpassbare Batterien einbetten.

Individuelle Geräte und 3D-gedruckte Batterien können herkömmliche übertreffen, da ihre Formen und Größen auf ein bestimmtes Produkt und dessen Funktion zugeschnitten sind, was die Leistung optimiert.

Leichtbau und weniger Materialverschwendung

Ein wesentliches Merkmal des 3D-Drucks ist die geringere Abfallproduktion im Vergleich zu subtraktiven konventionellen Verfahren – das gilt auch für Elektronik. 3D-Druck eliminiert die Notwendigkeit zusätzlicher Verkabelung und Schaltungen. Zudem fasst der gedruckte Elektronik die Schritte der konventionellen Produktion in einem einzigen Schritt zusammen, was eine einfachere Montage ermöglicht.

Verzicht auf schädliche Chemikalien

Ätzen ist der Schritt, in dem überschüssiges Material entfernt wird. Dieser Schritt verwendet schädliche Chemikalien. Additive Fertigung eliminiert diesen Schritt, da der Film direkt an Ort und Stelle aufgebracht wird, ohne zusätzliche Schritte.

Fazit

Xometry Europe bietet Online-3D-Druckservices für On-Demand-3D-Druckprojekte, sowohl für Prototypen als auch für große Serien. Mit einem Netzwerk von über 2.000 Partnern in ganz Europa kann Xometry 3D-gedruckte Teile in bis zu 3 Tagen liefern. Laden Sie Ihre CAD-Dateien in die Xometry Instant Quoting Engine hoch, um ein sofortiges Angebot mit verschiedenen Fertigungsoptionen für 3D-Druck zu erhalten.