3D打印的電子組件和電路正在成為現(xiàn)實。了解如何將該工藝用于生產(chǎn)基本電子組件，電路和印刷電路板以及的公司。

1. Nano Dimension和Harris公司：3D印刷電路板

用于RF放大器的3D印刷電路板。

的通訊公司Harris Corporation使用專業(yè)的3D打印機，成功地在內(nèi)部創(chuàng)建了3D打印的射頻（RF）電子產(chǎn)品。他們的打印機Dragonfly Pro 2020來自的增材電子供應商Nano Dimension。

初步測試表明，3D打印RF印刷電路板（PCB）的性能可與常規(guī)制造的電路相媲美。結(jié)果將由Harris在即將舉行的IEEE無線電和無線研討會上介紹。

印刷品之一是將用于制造RF放大器的電路板。該PCB還具有集成的3D打印天線。Nano Dimension的首席執(zhí)行官Amit Dror解釋說，這一突破有助于加快原型制作速度，同時降低了研發(fā)成本。這允許創(chuàng)建更多的概念驗證進行測試。

還具有特定于產(chǎn)品的優(yōu)勢。通過3D打印PCB，可以開發(fā)出更小，更輕的天線和電路。由于電路靈活，電纜和連接器更少，包裝也變得更加簡單。

Nano Dimension已經(jīng)獲得了進一步開發(fā)3D打印電子產(chǎn)品（即所謂的3DPE）的資金。他們將與Harris公司合作，演示雙面電路板和多層電路的3D打印。目的是減少為哈里斯太空通信系統(tǒng)分配數(shù)字，功率和RF信號的電路的尺寸，重量，功率和成本。

哈里斯公司（Harris Corp.）的Arthur C. Paolella博士說：“內(nèi)部制造RF系統(tǒng)的能力為快速，經(jīng)濟地進行原型設(shè)計和批量生產(chǎn)提供了令人興奮的新方法。” 他繼續(xù)解釋說，研究結(jié)果為進一步開發(fā)3D打印電子產(chǎn)品提供了實質(zhì)動力。

 2. Optomec：氣溶膠噴射技術(shù)

在四個設(shè)備外殼上打印天線。

總部位于新墨西哥州的Optomec是電子3D打印機的制造商和分銷商。他們開發(fā)了基于Aerosol-Jet的3D打印技術(shù)，該技術(shù)能夠在2D和3D基板上打印互連，跡線，甚至是被動和主動組件。他們聲稱已經(jīng)成功印刷了電阻器，電容器，天線，傳感器和薄膜晶體管。

Aerosol Jet 3D打印過程使Optomec的電子打印機可以在各種基材上進行打印，包括塑料，陶瓷和金屬結(jié)構(gòu)。它們還能夠打印到復雜的幾何圖形上。通過此過程，他們將3D打印的共形天線直接打印到移動設(shè)備外殼上，從而降低了這些設(shè)備的復雜性，零件數(shù)量和成本。

Optomec還計劃積極參與物聯(lián)網(wǎng)（IoT）。對于這種“智能連接設(shè)備”，內(nèi)在需要傳感器和天線。Optomec的過程允許對滿足這些要求的IoT設(shè)備進行快速設(shè)計和原型設(shè)計，從而為各種IoT應用程序提供解決方案。該公司表示，他們的工藝可以減少制造步驟，降低相關(guān)成本，并提供更多的材料可能性。

3.加州大學伯克利分校：微電子學和無線傳感器

3D打印的電子組件。

加州大學伯克利分校的工程師和同事一直在研究3D打印微電子電路的系統(tǒng)。在他們的論文《用于集成電路和無源無線傳感器的3D打印微電子學》中，他們討論了這是如何實現(xiàn)的。

該團隊成功地報告了3D打印無源微電子組件，包括電阻器，電容器和電感器，以及電路和無源無線傳感器。他們甚至生產(chǎn)了一個微型的.53 GHz發(fā)送器，它也可以用作無線傳感器。這些專用的無線傳感器已被證明可以有效地用作液態(tài)食品行業(yè)中的質(zhì)量控制組件（例如牛奶和果汁）。

使用FDM技術(shù)，多噴嘴系統(tǒng)和30μm的打印分辨率創(chuàng)建結(jié)構(gòu)。從印刷對象上取下支撐結(jié)構(gòu)后，將銀基懸浮液注入并固化以形成組件和互連。

一種可能的消費者應用是團隊所稱的“智能瓶蓋” ，就像牛奶或果汁紙箱上的瓶蓋一樣。其帶有集成無線傳感器的液體食品紙箱蓋可以報告內(nèi)容的新鮮度。

加州大學伯克利分校的工程師使用3D打印塑料和嵌入式電子設(shè)備創(chuàng)建了一個“智能瓶蓋”，以無線方式監(jiān)控牛奶的新鮮度。 

3D打印的智能帽。資料來源：伯克利新聞

4.杜克大學：導電熱塑性材料

使用導電熱塑性塑料的3D打印組件。

杜克大學的工程師正在使用雙材料FDM技術(shù)研究3D打印電子元件。他們的重點是注入石墨烯，炭黑和銅的導電熱塑性3D打印長絲。

根據(jù)他們的論文“具有導電熱塑性細絲的3D打印電子元件和電路”，他們?nèi)〉昧艘恍┓浅７e極的成果。該團隊生產(chǎn)了3D打印電阻器，其電阻值跨越了三個數(shù)量級。

盡管石墨烯和炭黑材料已被證明有些脆，但注入銅的燈絲卻更具彈性。3D打印銅組件和印刷電路板走線可以彎曲500次以上，而不會斷裂或電阻值變化。這使得彈性撓性電路和組件的3D打印具有一定的可能性。

他們還表明，注入銅的熱塑性細絲在大于1 MHz的頻率下可能產(chǎn)生類似于標準銅印刷電路板走線的阻抗，這是RF應用的前提條件。

通過修改器件的幾何形狀和選擇打印材料，可以預期地調(diào)節(jié)其電容器和電感器。這些組件用于創(chuàng)建功能與傳統(tǒng)同類產(chǎn)品相當?shù)母咄V波器。

5. Adham Rabah：DIY PCB

3D打印蝕刻掩模和成品板。

該項目不在工業(yè)和研究領(lǐng)域之內(nèi)，但對3D打印電子的未來有很多看法?？磥?D打印電子產(chǎn)品已經(jīng)滲入業(yè)余愛好者和制造商空間。一個例子是Adham Rabah的3D打印PCB，他使用DIY 3D打印機生產(chǎn)了該PCB。

阿達姆（Adham）解釋說，在長達一年的時間里，他花了很多努力才想出一種可靠的方法。為了找到可行的組合，他嘗試了多種不同的印刷材料，制造表面黏著劑和切片機配置。

Adham采用結(jié)合了新工藝和舊工藝的混合方法，由標準的覆銅酚醛板制造PCB。同時，他使用標準的PLA燈絲制造用于PCB蝕刻的覆銅板。通常，這將需要幾個額外的步驟，但是在這種情況下，它們將被3D打印機取代。

*一步是創(chuàng)建電路的乙酸鹽掩膜。簡單地創(chuàng)建蒙版還需要幾個步驟。然后，您必須使用紫外線將醋酸鹽圖像投影到特殊的感光銅覆板上。這必須在沒有紫外線的環(huán)境中完成。另外，光敏板可能比Adham方法中使用的標準板貴得多。這使得他的方法更省時，更便宜。這是在制造商級別實現(xiàn)更經(jīng)濟快速的電子原型制作的組合。創(chuàng)客創(chuàng)新，取勝！