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3D gedruckt PCB Prototyp

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3D-gedruckter PCB-Prototyp: Der ultimative FAQ-Leitfaden

3D-gedruckter PCB-Prototyp Der ultimative FAQ-Leitfaden

Wenn Sie nach Informationen über 3D-gedruckte PCB-Prototypen suchen, finden Sie sie hier.

Lesen Sie also weiter, um mehr zu erfahren.

Was sind die Methoden zum Drucken von 3D-gedruckten PCB-Prototypen?

Im Folgenden finden Sie allgemeine Übersichten darüber, wie ein 3D PCB-Prototyp wird gedruckt. Eine Modellierungssoftware zum Drucken des 3D-PCB-Prototyps ist erforderlich.

3D-gedruckter PCB-Prototyp

3D-gedruckter PCB-Prototyp

Das Design muss vor dem Drucken zuerst skizziert werden, um es gut visualisieren zu können.

Leitfähiges Filament verwenden

Wenn eine einzelne Extrusion der einzige Zugriff ist, den man hat, muss das Design in zwei verschiedene Teile aufgeteilt werden.

  1. Nachdem eine Skizze der Schaltung erstellt wurde, wird ein Muster modelliert, das sehr wenige Schichten enthält. Dies bildet die Spuren, die in das leitfähige Material gedruckt werden.

Es sollten auch Löcher gemacht werden, um externe Komponenten aufzunehmen.

  1. Im zweiten Schritt wird dann der Grunddruck erstellt.

Dies dient dazu, den Raum um und zwischen der Leiterplatte abzudichten.

Dies kann leicht erreicht werden, indem Sie in Schritt eins den festen Block verwenden, um das Muster abzulenken.

  • Die beiden Designs müssen separat gespeichert werden, während bestätigt wird, dass die Koordinaten, die sie verbinden, ausgerichtet sind.

Dies sollte so sein, dass das Ausgangsmodell problemlos in das zweite Modell passt. Dann werden die Modelle nach dem Schneiden in den Drucker hochgeladen.

  1. Das leitfähige Filament wird dann geladen und das erste Modell (die Spuren) wird gedruckt.
  2. Das zweite Filament (nicht leitend) wird geladen, ohne den Anfangsdruck zu entfernen, und gedruckt.

Dadurch wird ein einzelner solider Druck erzeugt, der zwei verschiedene Materialien enthält.

Damit dieser Prozess wirksam ist, müssen die beiden Modelle genau aufeinander abgestimmt werden.

Danach ist es möglich, Schaltungen zu erzeugen, die mehrere Schichten enthalten und mit zusätzlichen Drucken, die sich überlappen.

Sobald der 3D-Leiterplatten-Prototyp gedruckt wurde, können die Komponenten nun wie eine normale Leiterplatte befestigt werden.

Hohlspuren erstellen

Basierend auf Druck und Design enthält die obige Methode die Hälfte der Ähnlichkeiten mit der Verwendung von leitfähigem Filament.

Die andere Hälfte beinhaltet die Zugabe von leitfähigem Material.

  1. Genau wie bei der Verwendung von leitfähigem Filament wird ein Muster mit einigen Schichten modelliert und vom festen Block subtrahiert.

Der verbleibende Teil wird verwendet, um die Spuren aufzunehmen.

Aufgrund der Ungenauigkeit des späteren Auftragens des leitfähigen Materials sollten die Hohlbahnen breiter gestaltet werden, um es aufzunehmen.

  1. Das Modell wird dann gedruckt, nachdem ein nichtleitendes Filament wie PLA oder ABS ausgewählt wurde.
  • Die Schaltungskomponenten werden dann platziert und die Lücken mit dem leitfähigen Material der Wahl gefüllt.

Eine Pipette oder Spritze erleichtert die Anwendung erheblich.

  1. Das leitfähige Material wird dann trocknen gelassen und die fertige PCB mit einem Versiegelungsmittel wie Silikon beschichtet.

Dadurch wird sichergestellt, dass Feuchtigkeit und Sauerstoff nicht in die Leiterplatte gelangen.

Wie funktioniert die additive Fertigung von Leiterplatten in 3D-gedruckten Leiterplatten-Prototypen?

Diese Art der Fertigung beinhaltet die Generierung eines 3D-gedruckten PCB-Prototyps aus einer digitalen Datei.

Dies wird ermöglicht, indem mehrere Materialschichten nacheinander abgelegt werden.

Das Verfahren beginnt mit einem als Schaltungsentwurf erstellten Objekt, das dann in eine Computer Aided Design-Datei umgewandelt wird.

3D-gedruckter PCB-Prototyp

3D-gedruckter PCB-Prototyp

Die Dateien werden weiter in das stereolithografische Format (.stl) konvertiert, das üblicherweise im 3D-Druck und im Rapid PCB Prototyping verwendet wird.

Die beiden Methoden, die in der additiven Fertigung verwendet werden, um das Design von 3D-gedruckten PCB-Prototypen zu transformieren, sind:

  • 3D-Leiterplattendruck: Bei diesem Verfahren werden mit einem Extruderkopf Tröpfchen aus leitfähigem Metall auf die Platine aufgebracht.

Dadurch können die Kabel, die die 2D-Leiterplatte mit den 3D-gedruckten elektrischen Steckverbindern verbinden, frei fließen.

3D-gedruckter PCB-Prototyp

3D-gedruckter Prototyp

Die Kopplung vermeidet Schaltungseinschränkungen, während sich das Material Schicht für Schicht ansammelt.

  • Tintenstrahldruck: Ein leitfähiges Aerosol wird mit einem Druckkopf auf einer glatten Oberfläche auf die 3D-Leiterplatte aufgetragen.

Diese Methode arbeitet in zwei Dimensionen. Es zeichnet sich durch eine sehr gute Auflösung und zuverlässige Verarbeitung aus.

Im Vergleich zu den herkömmlichen Herstellungsverfahren für Leiterplatten, die auf mechanischen Bohrern und Chemikalien beruhen, bewirkt die additive Fertigung das Gegenteil, da sie von Grund auf neu erstellt wird.

Was sind die Vorteile von 3D-PCB-Prototyping?

Dieser Prototyping-Prozess hat eine Reihe von Vorteilen im Vergleich zu anderen herkömmlichen Herstellungsverfahren.

Die meisten davon beziehen sich auf Kosten, Design und Zeit.

Dazu gehören:

Schneller Prototypenbau

3D gedruckt PCB-Prototyping kann Teile in Stunden erzeugen, was zu schnelleren Geschwindigkeiten im Prototyping-Prozess führt.

Dadurch kann jede Prototyping-Phase schneller als üblich abgeschlossen werden.

3D-gedruckte PCB-Prototypen sind billig und schnell bei der Herstellung von Teilen im Vergleich zur maschinellen Bearbeitung von Prototypen.

Dies liegt daran, dass Teile schnell fertig gestellt werden, wodurch die Änderung des Designs schneller und effizienter wird.

Minimierung von Verschwendung

Für die Fertigung bestimmter Teile wird ausschließlich nur das Material für das Teil selbst benötigt.

Dies führt im Gegensatz zu herkömmlichen Verfahren, bei denen Schnitte aus großen Stücken gemacht werden, zu wenig oder gar keinem Abfall.

Es spart Ressourcen und reduziert die Materialkosten im Gegensatz zu nicht recycelbaren Materialien, die im Abfall landen.

Leichtigkeit des Zugangs

3D-gedruckte PCB-Prototypen sind mit leicht zugänglichen Outsourcing-Diensten verfügbarer geworden.

Dies führt zum Wegfall teurer Transportkosten und spart zudem Zeit im Vergleich zu anderen Fertigungsverfahren.

flexible Design

3D-gedruckte PCB-Prototypen können im Vergleich zu anderen herkömmlichen Herstellungsverfahren in sehr komplexen Designs gedruckt werden.

Diese konventionellen Verfahren beinhalten gestalterische Einschränkungen, die in 3D nicht anwendbar sind.

Print On Demand

Dies ist ein großer Vorteil, da im Gegensatz zu herkömmlichen Prozessen kein Lagerplatz mehr vorhanden sein muss.

Dies führt zu Platz- und Kosteneinsparungen, da der Druck nach Bedarf und nicht in großen Mengen erfolgt.

Alle Designdateien des 3D-gedruckten PCB-Prototyps werden virtuell in Bibliotheken entweder als STL- oder CAD-Datei gespeichert.

Das bedeutet, dass sie nur dann lokalisiert und abgerufen werden, wenn die Notwendigkeit zum Drucken besteht.

Umweltfreundlich

Die Menge an verschwendetem Material wird durch diese Technologie stark reduziert, was den Prozess umweltfreundlich macht.

Eine Erweiterung der Umweltvorteile ergibt sich, wenn die Kraftstoffeffizienz aufgrund der leichten 3D-gedruckten Teile verbessert wird.

Schnelles Design und Produktion

3D-gedruckte PCB-Prototypen können je nach Komplexität und Design innerhalb weniger Stunden gedruckt werden.

Dies ist viel schneller im Vergleich zu anderen Teilen, die geformt oder bearbeitet werden.

Neben der Teilefertigung spart auch der Konstruktionsprozess viel Zeit.

Dies wird durch die CAD- oder STL-Dateien befestigt, die schnelle Designs für 3D-gedruckte PCB-Prototypen erstellen.

Starke und leichte Teile

Das Hauptmaterial, das beim Drucken von 3D-PCB-Prototypen verwendet wird, ist hauptsächlich Kunststoff, obwohl einige Metalle eine alternative Option sind.

Kunststoffe haben gegenüber ihren entsprechenden Metallen die Oberhand, weil sie leichter sind.

Dieser Vorteil ist in Branchen wie der Luft- und Raumfahrt und der Automobilindustrie von entscheidender Bedeutung, wo geringes Gewicht zu Kraftstoffeffizienz führt.

Maßgeschneiderte Materialien können auch verwendet werden, um Teile mit spezifischen Eigenschaften wie Hitzebeständigkeit und Wasserabweisung herzustellen.

Kostenbewusst

Mit 3D-gedruckten PCB-Prototypen werden Zeit und Kosten gespart, da ihr Herstellungsprozess aus einem einzigen Schritt besteht.

Auch die Hektik, verschiedene Maschinen bei der Herstellung eines einzigen Produkts zu verwenden, entfällt.

Die Fertigung kann auch für einen automatischen Betrieb eingerichtet werden, wodurch die Anwesenheit eines Bedieners überflüssig wird.

Auch die Materialkosten werden reduziert, weil nur das benötigte Material für das Teil verwendet wird.

Die Ausrüstung für den 3D-Druck von PCB-Prototypen kann teuer sein, aber solche Kosten können durch die Auslagerung des Herstellers vermieden werden.

Welche Faktoren beeinflussen die Kosten eines 3D-PCB-Prototyps?

Anzahl der Schichten

3D-gedruckte PCB-Prototypen mit mehr als drei Schichten sind im Vergleich zu herkömmlichen zweischichtigen PCBs tendenziell teurer.

Dicke 3D-gedruckte PCB-Prototypen mit mehreren Schichten erfordern mehr Fertigungsarbeit.

Materialwahl

3D-gedruckte PCB-Prototypen, die für den hochintensiven Einsatz hergestellt werden, kosten mehr als andere PCBs.

Die Materialauswahlkosten werden durch Faktoren wie Signalleistung, thermische Zuverlässigkeit und Wärmeübertragung beeinflusst.

3D-gedruckte PCB-Prototypgröße

Die Panel-Nutzung und -Größe des 3D-gedruckten PCB-Prototyps wirkt sich stark auf seinen Preis aus.

Die Anzahl der gedruckten Teile bestimmt die Größe des Prototyps.

Wird Präzisionssoftware für die Herstellung von 3D-gedruckten PCB-Prototypen benötigt?

Testen ist schon sehr lange ein Thema im Prototyping. Für 3D-gedruckte PCB-Prototypen muss nur eine von wenigen Platinen getestet werden.

Viele Hersteller von Leiterplatten benötigen jedoch manchmal eine Mindestbestellmenge, die weit über das erforderliche Maß hinausgeht.

Das Design von 3D-gedruckten PCB-Prototypen, die für elektronische Waren verwendet werden, hat das Hin und Her während des Testens eliminiert.

Dies liegt daran, dass sehr komplexe Designs sogar in weniger als einer Stunde erstellt werden können.

Die Herstellung solcher Prototypen erfordert jedoch immer noch den Einsatz von Präzisionssoftware und sehr effizientem Design-Know-how.

Dies ist besonders wichtig, wenn fortschrittlichere 3D-gedruckte PCB-Prototypen hergestellt werden, die einen Multi-Layer-Stack-up-Manager erfordern.

Diese Weiterentwicklung von 3D-gedruckten PCB-Prototypen hat es vielen Softwaretools ermöglicht, eine einheitliche Designumgebung zu erhalten.

Dies ermöglicht es den Herstellern, unterschiedliche Programme zu verwenden, um abweichende Funktionen auszuführen.

Wie lässt sich leitfähige Tinte im 3D-gedruckten PCB-Prototyp mit dielektrischer Tinte vergleichen?

3D-gedruckte PCB-Prototypen werden durch gleichzeitiges Jetting von zwei Druckköpfen hergestellt. Diese sind:

  • Leitfähige Tinte (CI): Diese Tinte besteht aus einem Lösungsmittel mit darin suspendierten Silbernanopartikeln und anderen Flüssigkeiten.

Die Flüssigkeiten verdunsten sofort durch die leitfähigen Tintenstrahlen auf einer beheizten Druckschale.

Leitfähige Tinte

leitfähige Tinte

Das Tablett hat nur Reste von Nanosilberpartikeln, die dann der Hitze des Tabletts ausgesetzt sind.

Die Nanopartikel werden dann zusammen zentriert, wodurch ein kontinuierliches leitfähiges Mustermaterial erzeugt wird.

  • Dielektrische Tinte (DI): Diese Tinte ist monomerbasiert. Unmittelbar nachdem es auf die Druckschale gespritzt wurde, wird es ultraviolettem Licht ausgesetzt, das es stärkt und polymerisiert.

Die polymerisierten Ösen haben die Funktion, der Leiterplatte ihre Struktur zu geben und als leitende Elemente zu isolieren.

Die UV-Lampe, der Druckkopf und die Druckkalibrierungskamera sind ebenfalls in dieser Gruppe enthalten

Wie wird ein 3D-gedruckter PCB-Prototyp digital gedruckt?

Der 3D-gedruckte PCB-Prototyp kann mithilfe der additiven Fertigung digital gedruckt werden, um funktionale elektronische Geräte zu erzeugen.

Das Verfahren ist wie folgt:

  1. Die CAD-Dateien im Gerber- und Excellon-Format werden zunächst in die Switch-Software geladen, die sie wiederum in digitale Druckdateien umwandelt.

Ein Druckauftrag kann zum Drucken zahlreicher 3D-gedruckter PCB-Prototypen verwendet werden.

  1. Die Druckdatei wird dann in die Software für 3D-gedruckte PCB-Prototypen hochgeladen und dann zum Drucken gesendet.
  • Die dielektrische und die leitfähige Tinte werden dann gleichzeitig ausgestoßen, um die Vorrichtung Schicht für Schicht zu bedrucken.

Die Vias, Spuren und Polygone werden gebildet, nachdem die Silbernanopartikel zentriert wurden.

Das Polymer wird gebildet, nachdem das dielektrische Material ausgehärtet ist, und es dient als Isolierung der leitfähigen Elemente.

Durch diesen Prozess wird auch die Gerätestruktur erstellt.

  1. Nach dem Designdruck wird der Auftrag an die Montagelinie weitergeleitet und anschließend zum Reflow-Löten gebracht.
  2. Der funktionale 3D-gedruckte PCB-Prototyp ist bereit zum Testen.

Wie verkürzt die additive 3D-Fertigung die Vorlaufzeit für Prototypen?

Die additive Fertigung von 3D-gedruckten PCB-Prototypen hat gegenüber herkömmlichen Methoden die Oberhand. Der große Vorteil ist die Zeitersparnis bei der Herstellung.

Normalerweise kann die Herstellung einer komplexen Leiterplatte mit herkömmlichen Methoden einige Tage oder Wochen dauern.

Zu den verschiedenen Möglichkeiten, wie die additive Fertigung die Vorlaufzeit für 3D-gedruckte PCB-Prototypen innovativ verkürzt, gehören:

  • Das Materialgewicht wirkt sich auf die Lieferzeit und die Kosten aus: Mit einer sehr schnellen Durchlaufzeit sind die Kosten und die Herstellungszeit unabhängig von der Komplexität des Designs.

Herkömmliche Verfahren haben jedoch mit zunehmender Produktkomplexität zu einer Erhöhung der Kosten und der Entwicklungszeit geführt.

  • Hauptsächlich digital: Es gibt nur eine sehr minimale oder manchmal gar keine menschliche Beteiligung an dem Prozess.

Die Vorlaufzeit für 3D-gedruckte PCB-Prototypen wird verkürzt, da das Hin und Her zwischen den Bedienern und Maschinen reduziert wird.

  • Keine Mindestanforderungen an die Leiterplattenherstellung: Es geht viel Zeit und Geld verloren, während man auf die Ankunft der Bretter wartet.

Design-Iterationen können leicht getestet werden, wenn die PCBs weniger sind.

Was sind die Designregeln für 3D-gedruckte PCB-Prototypen?

Für die Leiterbahnen im 3D-gedruckten PCB-Prototyp müssen bestimmte Designregeln berücksichtigt werden, damit die funktionalen Anforderungen erfüllt werden.

Auf einem 0.2D-gedruckten PCB-Prototyp können Spuren von nur 3 mm geätzt werden.

Wenn die Designregeln für die Leiterplatte klar festgelegt sind, wird durch die Verwendung der Layoutsoftware viel Zeit beim Layout gespart.

Die Leistungsfähigkeit der Spezifikation der Leiterbahnbreite finden Sie im Softwarepaket für das Design von 3D-gedruckten PCB-Prototypen.

Dies erleichtert das automatische Verlegen von Leiterbahnen zwischen Komponenten.

Mehrschichtige 3D-gedruckte PCB-Prototypen können auch mit neueren Systemen für den 3D-Druck hergestellt werden.

Ein integrierter Layer-Stackup-Manager ist in einer Designsoftware enthalten, wenn ein mehrschichtiger 3D-gedruckter PCB-Prototyp hergestellt wird.

Dadurch kann die Lagenanordnung komplett individuell angepasst werden.

Was sind die Nachteile von 3D-gedruckten PCB-Prototypen?

Wie jeder andere Prozess hat auch der 3D-gedruckte PCB-Prototyp seine eigenen Nachteile. Sie beinhalten:

Eingeschränkte Build-Größe

Der 3D-gedruckte PCB-Prototyp hat eine winzige Druckkammer, die die Größe der zu druckenden Teile hemmt.

Alles, was größer als die Druckkammer ist, muss als separate Teile gedruckt und dann nach der Produktion zusammengebaut werden.

Dies tendiert dazu, die Kosten zu erhöhen und die Vorlaufzeit zu verlängern, da mehr Teile für ein einzelnes Design gedruckt werden müssen.

Handarbeit erhöht auch die Kosten, da die Teile physisch zusammengebaut werden müssen.

Kopierschutz Probleme

3D-gedruckte PCB-Prototypen werden immer beliebter und sind auf dem Markt leicht erhältlich.

Dies hat die Möglichkeit, Fälschungen mit Präzision zu erstellen, so dass man den Unterschied nicht erkennen kann, stark erhöht.

Dies führt zu strittigen Fragen im Zusammenhang mit dem Urheberrecht.

Es stört auch die Qualitätskontrolle bestimmter Designs, da es nicht reguliert ist.

Begrenzte Materialien

Mit dem 3D-gedruckten PCB-Prototyp können Artikel aus einer Auswahl von Kunststoffen oder Metallen erstellt werden.

Bei einigen Kunststoffen und Metallen können die Temperaturen jedoch nicht ausreichend kontrolliert werden, um sie 3D-druckbar zu machen.

Darüber hinaus sind die meisten dieser bedruckbaren Metalle und Kunststoffe nicht recycelbar und nicht lebensmittelecht.

Design-Ungenauigkeiten

Ein sehr häufiges Problem bei 3D-gedruckten PCB-Prototypen hat mit ihrer geringen Toleranz zu tun.

Dies bedeutet, dass das Endprodukt möglicherweise nicht mit dem ursprünglichen Design übereinstimmt.

Die Nachbearbeitung kann bei der Behebung dieses Problems hilfreich sein, dies wirkt sich jedoch auf die letztendlichen Kosten und die Produktionszeit aus.

Post Processing

Die Herstellung von Teilen unter Verwendung des 3D-gedruckten PCB-Prototyps erfordert ein Nachbearbeitungsverfahren für das Endprodukt.

Es muss auch eine Art Reinigung durchgeführt werden, um sicherzustellen, dass Ablagerungen entfernt werden und die Oberfläche geglättet wird.

Um das gewünschte Finish zu erzielen, werden Prozesse wie Wärmetrocknung, Wasserstrahlen und chemisches Einweichen verwendet.

Faktoren wie die Größe des Produkts und seine beabsichtigte Anwendung beeinflussen die Nachbearbeitungszeit.

Da die Herstellung von 3D-gedruckten PCB-Prototypen nur wenig Zeit in Anspruch nimmt, kann die Vorlaufzeit länger sein.

Dies liegt an Faktoren wie der Nachbearbeitungszeit.

Abbau von Arbeitsplätzen in der Fertigung

Das Potenzial zur Reduzierung menschlicher Arbeit bei der Herstellung von 3D-gedruckten PCB-Prototypen ist sehr weit verbreitet.

Denn die Produktion läuft vollautomatisiert ab und die 3D-Drucker erledigen die ganze Arbeit.

Länder der Dritten Welt gefährden ihre zuverlässigen Arbeitsplätze mit geringen Qualifikationen durch solche Technologien, wodurch die Wirtschaft gebremst wird.

Arbeitsplätze im verarbeitenden Gewerbe sind gefährdet, da die Notwendigkeit einer Produktion im Ausland entfallen wird.

Große Mengen

3D-gedruckte PCB-Prototypen können im Vergleich zu anderen regulären Techniken wie dem Formen als klassische Kosten betrachtet werden.

Denn mit herkömmlichen Mitteln lassen sich große Mengen zu sehr geringen Kosten herstellen.

Die Anfangsinvestitionen in 3D-gedruckte PCB-Prototypen sind gering, aber die Skalierung der Produktion für die Massenfertigung ist mit Kosten verbunden.

Dies liegt daran, dass die Kosten pro Einheit im Vergleich zu herkömmlichen Mitteln nicht reduziert werden.

Teilestruktur

Die Herstellung eines 3D-gedruckten PCB-Prototyps (Additive Manufacturing) bedeutet, dass die Produktion der Teile Schicht für Schicht erfolgt.

Diese Schichten haften vollständig aneinander, können aber unter bestimmten Spannungen oder Ausrichtungen auch einer Delaminierung unterliegen.

Bei den meisten Artikeln, die mit Fused Model Deposition (FDM) hergestellt werden, tritt dieses Problem häufig auf.

Teile wie Polyjet und Multijet sind ebenfalls anfällig für Sprödigkeit.

In ausgewählten Fällen empfiehlt sich der Einsatz des Spritzgießens, da es homogene Teile erzeugt, die nicht brechen oder sich trennen können.

Was ist ein 3D-gedruckter PCB-Prototyp?

Dies ist ein Prototyp, der durch additive Fertigung aus einer digitalen Datei erstellt wird.

Aufeinanderfolgendes Material wird Schicht für Schicht aufgetragen, um einen PCB-Prototyp aus CAD-Dateien (Computer Aided Design) zu erstellen.

3D-gedruckter PCB-Prototyp

3D-gedruckter PCB-Prototyp

Was sind die wichtigsten Drucktechnologien, die bei der Herstellung von 3D-gedruckten PCB-Prototypen verwendet werden?

Der 3D-gedruckte PCB-Prototyp kann in drei Kategorien eingeteilt werden:

Stereolithographiegerät (SLA)

Flüssiges lichtempfindliches Harz füllt den Flüssigkeitstank und härtet aus, wenn es den vom Laser emittierten UV-Strahlen ausgesetzt wird.

Der bei diesem Verfahren verwendete Laser ist UV im Vergleich zu Infrarot, das beim selektiven Lasersintern verwendet wird.

Stereo-Lithographiegerät

Stereolithographiegeräte

Wie erhöht die additive Fertigung von 3D-gedruckten PCB-Prototypen die Designfreiheit?

Konvektions-PCB-Designtechniken schränken den Wunsch der Designer nach einer präzisen Fertigung stark ein.

Sie müssen ihre Vision in Bezug auf Multilayer-Leiterplatten vor allem dann einräumen, wenn es auf Leiterbahndesign und andere verwandte Dinge hinausläuft.

Andererseits unterbricht die additive Fertigung von 3D-gedruckten PCB-Prototypen die normale Designroutine für planare Geometrien.

Dies hat es ermöglicht, ein- und mehrschichtige Leiterplatten in 3D zu drucken und gleichzeitig komplizierte Formen in nichtplanarer Geometrie zu erzielen (dies umfasst eine Vielzahl von Dicken und Kurven).

Komponenten können vom Konstrukteur leicht auf der nicht-planaren Seite des Substrats montiert oder eingebettet werden. Möglich wird dies durch den Schicht-zu-Schicht-Druck des 3D-gedruckten PCB-Prototyps.

Es bietet auch Platz für einzigartige Verbindungsdurchkontakte, die entweder gekrümmt, horizontal oder diagonal sind. Die Bestückung kann auch schräg erfolgen, da eine kundenspezifische Oberflächentopographie einfach erstellt werden kann.

Die allgemeine Verbesserung der Leistung und des Designs bedeutet, dass komplexe Projekte durch die additive Fertigung problemlos bewerkstelligt werden können.

Was sind die Merkmale eines 3D-gedruckten PCB-Prototyps?

3D-gedruckte PCB-Prototypen haben die folgenden gemeinsamen Merkmale:

  • Sie haben niedrige Herstellungskosten, was zu niedrigen Preisen führt
  • Sie haben eine schnelle Bildungsgeschwindigkeit
  • 3D-gedruckte PCB-Prototypen sind umweltfreundlich und geräuschlos während der Herstellung und daher umweltfreundlich.
  • Sie können mit einer Vielzahl von Materialien integriert werden
  • Sie sind klein und kompakt
  • Sie können durch Computer Aided Design (CAD)-Software gesteuert werden

Wie hat das schnelle Wachstum von 3D-gedruckten PCB-Prototypen die PCB-Fertigungsindustrie revolutioniert?

Der 3D-gedruckte PCB-Prototyp hat einen großen Fortschritt bei der Revolutionierung der PCB-Prototyping-Industrie gebracht.

Mit den neuesten 3D-gedruckten PCB-Prototypen können zahlreiche Leiterplatten, sogar mit mehreren Schichten, in einer Stunde hergestellt werden.

Die 3D-gedruckten PCB-Prototypen können der „additiven Fertigung“ zugeordnet werden.

Dies kann als kontinuierlicher Prozess des Konstruierens von Teilen Schicht für Schicht durch Konstruktion vereinfacht werden, die von einer CAD-Datei (Computer Aided Design) abgeleitet wird.

Die Herstellung von regulären Anwendungen „subtraktive Fertigung“, ein Prozess, der von einem Material durch Schneiden subtrahiert.

Dies wird durch hochpräzises Bohren und chemisches Ätzen erreicht.

Das schnelle Wachstum der 3D-gedruckten PCB-Prototypen hat praktikable Optionen für PCB-Prototypen außerhalb des Standorts oder im Ausland mit sich gebracht.

Die Herrschaft über die Herstellung von Prototypen liegt nun bei den Original Equipment Manufacturers (OEM).

Der OEM kann nun ganz einfach sein geistiges Eigentum schützen, indem er es wieder unter die Aufsicht seines Unternehmens bringt.

Die Nachteile der Herstellung von Prototypen im Ausland sind in der Regel ein Hindernis.

Dies liegt an den langen Bearbeitungszeiten für den 3D-gedruckten PCB-Prototyp, den hohen Kapitalinvestitionen und den hohen Kosten für die Mindestbestellmenge.

Weitere Nachteile sind Zeitzonenunterschiede, Verzögerungen bei der Lieferung von Marktprodukten und in Extremsituationen Zollkriege zwischen Ländern.

Das schnelle Wachstum von 3D-gedruckten PCB-Prototypen ist die richtige Antwort auf die Transformationskosten von OEMs, um in Zukunftstechnologien wettbewerbsfähig zu bleiben.

Wie wirkt sich ein 3D-gedruckter PCB-Prototyp auf die Teilestruktur aus?

Die Herstellung eines 3D-gedruckten PCB-Prototyps (Additive Manufacturing) bedeutet, dass die Produktion der Teile Schicht für Schicht erfolgt.

Diese Schichten haften vollständig aneinander, können aber unter bestimmten Spannungen oder Ausrichtungen auch einer Delaminierung unterliegen.

Bei den meisten Artikeln, die mit Fused Model Deposition (FDM) hergestellt werden, tritt dieses Problem häufig auf.

Teile wie Polyjet und Multijet sind ebenfalls anfällig für Sprödigkeit.

In ausgewählten Fällen empfiehlt sich der Einsatz des Spritzgießens, da es homogene Teile erzeugt, die nicht brechen oder sich trennen können.

Welche Methoden werden bei der additiven Fertigung von 3D-gedruckten PCB-Prototypen verwendet?

Die beiden Methoden, die in der additiven Fertigung verwendet werden, um das Design von 3D-gedruckten PCB-Prototypen zu transformieren, sind:

  • 3D-Leiterplattendruck: Bei diesem Verfahren werden mit einem Extruderkopf Tröpfchen aus leitfähigem Metall auf die Platine aufgebracht.

Dadurch können die Kabel, die die 2D-Leiterplatte mit den 3D-gedruckten elektrischen Steckverbindern verbinden, frei fließen.

Die Kopplung vermeidet Schaltungseinschränkungen, während sich das Material Schicht für Schicht ansammelt.

  • Tintenstrahldruck: Ein leitfähiges Aerosol wird mit einem Druckkopf auf einer glatten Oberfläche auf die 3D-Leiterplatte aufgetragen.

Diese Methode arbeitet in zwei Dimensionen. Es zeichnet sich durch eine sehr gute Auflösung und zuverlässige Verarbeitung aus.

Wie erfolgt das Waschen und Spülen der Druckköpfe im 3D-gedruckten PCB-Prototypen?

Die dielektrische und die leitfähige Tinte werden von dem Zufuhrsystem für gelbe Tinte gehalten. Das Kühlmittel wird in den Rohren des Kühlsystems geführt.

Die Druckkopfdüsen werden durch den in der Reinigungsstation durchgeführten Wasch- und Spülprozess geschont. Die Reinigungsstationen umfassen:

  • Zwei Waschöffnungen, die in der Waschsequenz verwendet werden, um Druckkopf-Waschflüssigkeit in die Druckköpfe einzuspritzen.
  • Zwei Saugnäpfe dienen in den flüssigen Tintenresten zum Aufsaugen von eingespritzter Waschflüssigkeit.
  • Zwei Spülbäder, die an der Anfangsposition der Spülsequenz positioniert sind.

Die Spülsequenz findet automatisch alle 3 Minuten statt, während der 3D-gedruckte PCB-Prototyp gedruckt wird und wenn die Maschine im Leerlauf ist.

Der Druckkopf reinigt automatisch alle 2 Stunden und nach 8 Stunden, wenn die Platine im Leerlauf ist.

Wenn das Spülen und Waschen stattfindet, wird das Drucken ausgesetzt und die Gruppe positioniert sich über der Reinigungsstation.

Der Leittinten-Saugnapf saugt die verbleibende Leittinte an und bringt sie zum Recycling zum Separator.

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