Mit dem 3D-Druck wird die On-Demand-Produktion eines elektronischen Bauteils mit fester Vorlaufzeit und begrenzter Kostenstruktur möglich. Das soll die Zeit für Entwicklung und Markteinführung erheblich verkürzen. Aufgrund dessen könnte die additive Fertigung die Lieferketten für Elektronikkomponenten verändern: Hersteller können so unmittelbar auf Kundennachfragen eingehen. Die Produktionsplattform Xometry vermittelt täglich Aufträge im On-Demand-Prozess und hat so umfassende Erfahrung bei der additiven Produktion von elektronischen Bauteilen.
Mehr Spielraum für individuelle Anpassung
Designer erhalten mit dem 3D-Druck größeren Freiraum. Die Technologien selektives Lasersintern (SLS) und Multi-Jet-Fusion (MJF) eignen sich für komplexe Designs und inzwischen auch für die Serienproduktion. Im Vergleich zu konventionellen Verfahren lassen sich mit der additiven Fertigung Xometry zufolge schnell größere Stückzahlen von zum Beispiel Elektronikgehäusen oder Steckplatinen herstellen.
Bei der Verwendung des 3D-Drucks für Solarmodule beispielsweise können Produktdesigner die konventionellen Regeln brechen. Dies gilt nicht nur für die äußere Struktur, sondern auch für die internen Schaltkreise. So lassen sich die Leistung der Komponenten verbessern, Größe und Gewicht verringern und gleichzeitig komplexe und präzise Geometrien realisieren. Ein 3D-Modell wird am Computer generiert, sodass nur ein geringer Spielraum für Fehler bleibt.
In den herkömmlichen Produktionsverfahren wird die Schaltung erst in einem späteren Stadium hinzugefügt. Bei der additiven Fertigung hingegen druckt man die eingebaute Schaltung bereits zusammen mit dem Bauteil. Sie ist eingekapselt, was sie vor äußeren Schäden schützt. So kann zum Beispiel die kleine Antenne eines Mobiltelefons direkt in das Telefon gedruckt werden.
Tempo und neue Materialien
Geschwindigkeit und einfache Anwendung der additiven Fertigung eignen sich für die Herstellung von Prototypen. Dabei ist der Druck mit dem MJF-Verfahren eine relativ kostengünstige Möglichkeit, die häufig gewählt wird.
Das Fused Deposition Modeling (FDM) ist die zugänglichste Form der additiven Fertigung und eine sinnvolle Alternative. FDM ist für das Prototyping die günstigste Technologie, da sie einfach einzusetzen und das Druckmaterial günstiger ist. Der gesamte Prozess wird damit im Vergleich zu konventionellen Verfahren billiger, Neugestaltung und Analyse sind innerhalb kürzerer Zeit möglich.
Elektronische Produkte wie Leiterplatten hängen hauptsächlich von zwei Materialarten ab: einem isolierenden dielektrischen Substrat sowie leitenden Elementen. In letzter Zeit werden neuere polymere Werkstoffe mit niedriger Dielektrizitätskonstante und halbleitende polymere Werkstoffe, beide mit einstellbaren elektronischen Eigenschaften, für den Einsatz angepasst. Diese Materialien sollen in Verbindung mit dem 3D-Druck neue Chancen für Design und Innovation bieten.
Technologien wie Stereolithografie (SLA) oder Carbon Digital Light Synthesis (Carbon DLS) verwenden Kunststoffe, die von Natur aus fließfähig sind und eine gute Oberflächenqualität aufweisen. Sie verfügen zudem über Eigenschaften wie Flexibilität und Wasserbeständigkeit – eine wichtige Ergänzung für Elektronikanwendungen. Kommt es in erster Linie auf enge Toleranzen und Präzision an, sind diese beiden Technologien die richtige Wahl. Hochauflösende Prototypen und Funktionsprototypen sind weitere Anwendungen von SLA und Carbon DLS.
Weniger Materialverschwendung und Umweltschäden
Einer der Vorteile der additiven Fertigung ist, dass sie weniger Abfall produziert als herkömmliche, subtraktive Verfahren. Das gilt auch in der Elektronik. So entfallen beim 3D-Druck zusätzliche Verdrahtung und Schaltkreise. Darüber hinaus werden bei gedruckter Elektronik mehrere Schritte, die bei der konventionellen Produktion erforderlich sind, auf einen einzigen Schritt reduziert. Das vereinfacht auch die Montage.
Überschüssiges Material wird konventionell meist durch Ätzen mit schädlichen Chemikalien entfernt. Das entfällt bei der additiven Fertigung, da die Folie ohne zusätzliche Schritte direkt an Ort und Stelle gelegt wird.
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