3D-utskrift inom konsumentelektronik: 4 fördelar för prototyper

Konsumenterna har kommit att förvänta sig regelbundna lanseringar av allt mer avancerad elektronik. Från smartphones till smarta hemsystem och wearables, nya konsumentprodukter kräver omfattande utvärdering och testning innan de kommer ut på marknaden. Innan de nya produkterna övergår till masstillverkning kräver de rigorösa tester av kvalitet, funktionalitet och användarupplevelse.

Med allt snävare uppgraderingscykler och lanseringscykler för nya konsumentprodukter behöver elektronikkonstruktörer en lösning som hjälper till att minska den tid som krävs för varje R&D- och prototypcykel. Den överlägset mest tidskrävande och minst produktiva delen av R&D är repetitiva design-, bygg- och testcykler. Dessa aktiviteter är viktiga för att säkerställa produktkvaliteten och funktionaliteten hos konsumentelektronik, men de tar också mycket tid i anspråk på grund av begränsningarna i traditionella tillverkningsprocesser för kretskort.

Nya produkter som VR-system kräver sofistikerad elektronik och ett komplext optiskt system.

Snabba prototyper av kretskort med traditionella tillverkningsprocesser är allt annat än snabba, så konstruktörer behöver en riktig lösning för verklig snabb prototypframställning. Detta illustrerar värdet av 3D-utskrift inom utveckling och prototyptillverkning av konsumentelektronik; konstruktörer kan snabbt skapa fullt fungerande elektronik på några timmar i stället för dagar, och detta kan göras internt. Konstruktörerna kan förnya sig oftare, snabbt testa funktionaliteten och genomföra omkonstruktioner innan de tillverkar i stor skala.

Varför använda 3D-utskrift vid utveckling av konsumentelektronik?

System för additiv tillverkning ger ett antal fördelar för utveckling av elektronik, men dessa system anses fortfarande vara reserverade för produktion av avancerad elektronik för mycket specialiserade tillämpningar. Även om additiv tillverkning är idealisk för komplex elektronik som inte finns i konsumentområdet, ger 3D-utskrift i utvecklingen av konsumentelektronik betydande fördelar när det gäller prototyper och förberedelser för fullskalig tillverkning.

Utskrift, testning och omformning av ett enskilt kretskort på en dag

3D-utskrift är unik jämfört med andra tillverkningsprocesser i det avseendet att den tid och de kostnader som är involverade i tillverkningen är oberoende av en produkts komplexitet. Istället beror ledtiden endast på vikten av de material som deponeras i enheten. Detta innebär att tillverkningstiderna för prototyper och färdiga produkter är mycket förutsägbara. När det gäller komplexa elektroniska enheter, särskilt flerlagers PCB:er, eliminerar 3D-utskrift upprepade etsnings-, pressnings-, borrnings- och slutbehandlingssteg under tillverkningen. Rätt system och process för additiv tillverkning kan användas för att skriva ut ett fullt fungerande kretskort på kortare tid än en traditionell process.

Även de mest komplexa kretskorten kan skrivas ut på några timmar, i stället för att vänta i dagar eller veckor på att ett parti paneliserade kretskort ska tillverkas med traditionella processer. Dessutom kan du skriva ut ett enda kretskort eller ett antal varianter parallellt med en 3D-skrivare och testa dem omedelbart. Detta hjälper konstruktörer och ingenjörer att snabbt diagnostisera funktionsproblem och fastställa nödvändiga omkonstruktioner, vilket i slutändan minskar utvecklingstiden för ny elektronik.

Utvärdera kretskort tillsammans med ditt föreslagna hölje

Höljen och förpackningar för konsumentelektronik är lika viktiga som det kretskort som driver enheten. Användarupplevelsen för nya produkter bestäms av höljets mekaniska beteende och enhetens elektriska kapacitet. För enheter med komplexa formfaktorer, t.ex. VR-system, wearables och smarta apparater, kommer du troligen inte att kunna få fram en prototypkapsling för din nya produkt på rimlig tid. Detta fördröjer utvecklingscyklerna och skapar en risk för att höljet inte passar till kretskortet.

Den lag-för-lag-deponeringsprocess som används vid 3D-utskrift gör det möjligt att skriva ut sensorer, antenner och annan funktionell elektronik direkt på plastkomponenter, metallytor och till och med glaspaneler och keramiska material. Ett prototypkort kan skrivas ut direkt i ett föreslaget hölje och testas omedelbart med avseende på funktionalitet, användarupplevelse och mekanisk styvhet. När du tar in en 3D-skrivare för mekaniska komponenter i den interna prototypframställningsprocessen kan du producera en fullt fungerande prototyp för din produkt på kortare tid och till lägre kostnad än med traditionella tillverknings- och framställningsprocesser.

Förbättra ditt konstruktionsteam till att bli mer flexibelt

Den centrala idén i flexibla konstruktions- och utvecklingsprocesser, både för hårdvara och mjukvara, är att bli anpassningsbar till konstruktionsändringar. De två föregående fördelarna är avgörande eftersom de gör det möjligt för designteamen att upprepade gånger testa designval och fastställa nödvändiga omkonstruktioner. Detta hjälper också designteamen att snabbt anpassa sina produkter till förändringar i konsumenternas smak eller kundkrav med mindre tid och kostnader. Allt detta bygger på förmågan att snabbt utvärdera och bedöma omkonstruktioner av komplexa produkter, en process som normalt skulle ta veckor med traditionella PCB-prototyper.

Användning av 3D-utskrift i utvecklingen av konsumentelektronik hjälper designteamen att bli smidigare, vilket i slutändan minskar tiden i varje utvecklingscykel.

Skydda din immateriella egendom

Varje gång en design skickas iväg för tillverkning finns det en risk för att designdata manipuleras eller stjäls. Skrupellösa utländska tillverkare kan hävda att de hjälper till att skydda immateriella rättigheter, men det finns ingen anledning att riskera att exponera en ny design för konkurrenter innan din produkt når marknaden. Eftersom additiva tillverkningssystem kan tas in i företaget kan ett innovativt företag ta större kontroll över produktkvaliteten och konstruktionssäkerheten. Tillsammans med de påskyndade tidtabellerna för prototyptillverkning hjälper additiva tillverkningssystem konsumentelektronik att förbli mer konkurrenskraftig på en överbefolkad, lukrativ marknad.

Skalering och anpassning

3D-utskrift inom produktion av konsumentelektronik kommer bara att bli mer vanligt förekommande i takt med att fler företag anammar ett Industri 4.0-tänkande. Elimineringen av verktygskrav, fasta kostnader och ledtider samt eliminering av traditionella DFM-begränsningar kommer i slutändan att möjliggöra anpassningsbar och modulär konsumentelektronik. Detta innebär en enorm möjlighet för tillverkarna eftersom de kommer att ha möjlighet att producera konsumentelektronik med hög mix och låg volym.

Additiva tillverkningssystem är till sin natur digitaliserade, vilket gör att de kan införlivas i ett helt digitalt ekosystem för tillverkning utan belysning. Denna inneboende digitalisering och nya standarder för fabriksanslutning kommer att göra det möjligt för tillverkningsanläggningar att bli mer intelligenta, autonoma och produktiva. Tillverkare bör förvänta sig att dessa trender fortsätter bortom konsumentelektronik.

Användningen av 3D-utskrift i utvecklingen av konsumentelektronik kommer att förändra hur designers tänker på nya elektroniska produkter och hur företag skalar upp till full produktion. DragonFly LDM-systemet från Nano Dimension är idealiskt för att producera komplex elektronik internt, både för konsumentmarknaden och för specialiserade tillämpningar. Ditt företag kan också ta till sig en ljusbaserad digital tillverkningsmetod med detta avancerade system för tillverkning av kretskort. Läs en fallstudie eller kontakta oss idag för att få veta mer om DragonFly LDM-systemet.