Tecnologie 3D

I circuiti stampati 3D sono la prossima grande novità nella produzione additiva

I circuiti stampati 3D sono la prossima grande novità nella produzione additiva


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La produzione additiva (AM) e la stampa 3D hanno già cambiato il modo in cui pensiamo alla produzione. Questa tecnologia che all'inizio sembrava essere troppo pubblicizzata si sta ora ritagliando un proprio settore sviluppato nell'industria manifatturiera.

Produzione additiva e circuiti

La produzione additiva è adatta per molte applicazioni in cui sono necessarie parti che semplicemente non possono essere prodotte facilmente utilizzando altri metodi come la lavorazione meccanica o lo stampaggio a iniezione. Quando si tratta di elettronica, tuttavia, probabilmente pensi che la produzione additiva non abbia posto.

Tuttavia, attualmente esistono due metodi di produzione che utilizzano la produzione additiva per integrare l'elettronica nelle parti. Esistono macchine da stampa per lo styling a getto d'inchiostro 2D che sono già utilizzate per stampare circuiti stampati.

Questo metodo utilizza una testina di stampa che funziona su una superficie di stampa piana e livellata stabilendo la scelta dell'utente di sostanza chimica o materiale conduttivo. Questa funzionalità è molto simile al modo in cui funziona la produzione additiva e consente una produzione rapida di circuiti stampati personalizzati. Dato l'attuale modo in cui i circuiti stampati vengono prodotti in serie, questa tecnica additiva rende possibili progetti iterabili una tantum con facilità.

In poche parole, però, questa tecnica di stampa bidimensionale non è così entusiasmante. È qui che entra in gioco la tecnologia dei circuiti stampati 3D. Questi metodi utilizzano una testa di estrusione che può depositare sfere di lega per saldatura o materiale conduttivo su una superficie di stampa a strati. Accoppia questo metodo di "stampa a filo" con una testa di materiale secondario e i produttori stanno lentamente acquisendo la capacità di creare circuiti stampati 3D con un cablaggio interno complesso.

Vantaggi dei circuiti di stampa 3D

Il vantaggio di questa tecnica è che un dato circuito non è vincolato dalla tradizionale scheda PCB piatta e può essere fatto per adattarsi perfettamente alla forma di un dato prodotto.

Avere la capacità di progettare connessioni 3D in spazi compatti è qualcosa che è altrimenti impossibile nei modi in cui vengono attualmente prodotti i circuiti stampati.

Con la combinazione di questi due metodi, la produzione di circuiti stampati additivi 2D e 3D, sta iniziando a formarsi un drastico cambiamento nel modo in cui gli ingegneri elettrici vedono e costruiscono i progetti.

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Lo stato attuale del settore AM ricade principalmente su ingegneri meccanici e produttori. La stampa 3D e altre tecniche additive consentono agli ingegneri di prototipare rapidamente un determinato componente o assieme meccanico. Anche con tutto il progresso che ha circondato questo settore negli ultimi anni, è ancora in relativa infanzia, rendendo il regno più profondo dei circuiti stampati 3D nella fase neonata.

È importante sottolineare che esistono alcuni metodi che consentono i circuiti stampati 3D e stanno contemporaneamente combattendo per diventare standard del settore.

Esistono sia sistemi di stampa basati su filamenti che stampanti a inchiostro conduttivo, ciascuno dei quali opera in 2D o 3D. La stampa a getto d'inchiostro è solitamente 2D e prevede che la testina di stampa rilasci un inchiostro conduttivo viscoso, simile alle penne a inchiostro conduttivo che potresti vedere nei negozi che reagiscono all'estrusione, formando uno strato di materiale conduttivo, spesso argento.

Tuttavia, il regno dei circuiti stampati 3D può diventare un po 'più complesso sia nei metodi di estrusione che in quelli dei materiali. Vengono utilizzati gel conduttivi e filamenti di rame incorporati. Alcune macchine utilizzano la stampa su substrato di grafene e, all'avanguardia nella sperimentazione, c'è persino la stampa in aerogel conduttivo. Ciascuno di questi vari metodi di stampa è sottoposto a ricerche approfondite sulla sua praticità e usabilità. L'idea di produrre circuiti in questa forma cambierà il modo in cui gli ingegneri pensano alla progettazione elettrica.

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Questa nuova tecnica di produzione, come la maggior parte delle nuove tecnologie, non sarà una soluzione a tutti i problemi dell'ingegnere elettrico. Queste tecniche faranno emergere due aree chiave.

Esiste una piccola nicchia nella produzione su larga scala che potrebbe consentire l'integrazione dei circuiti nei materiali. Come probabilmente puoi intuire, tuttavia, qualsiasi adozione industriale su larga scala di circuiti stampati 3D è lontana.

Il modo più drastico in cui vedremo il cambiamento è nel regno del maker. La produzione di macchine capaci di prototipazione rapida dei circuiti modificherà proprio ciò che è possibile per gli hobbisti di tutto il mondo. I produttori, i fai-da-te o persino gli ingegneri potrebbero presto essere in grado di prototipare rapidamente un circuito stampato senza occuparsi delle sostanze chimiche necessarie per la produzione di PCB.

Man mano che la produzione additiva e l'elettronica continuano a fondersi insieme, l'entusiasmo per la tecnologia crescerà. Tutto ciò significa che presto potremmo essere in grado di stampare e prototipare non solo parti meccaniche dal nostro desktop, ma anche parti elettroniche integrate. Stiamo iniziando a vedere la spinta a prototipare rapidamente praticamente qualsiasi cosa ... e questa capacità potrebbe alterare radicalmente i nostri sistemi educativi, il nostro lavoro e i nostri hobby. La prossima era della produzione rapida si sta avvicinando rapidamente.


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