Elektronika z drukarki 3D

Do niedawna elektronika drukowana i druk 3D, poza słowem „druk”, nie miały ze sobą nic wspólnego. Teraz firmy takie jak Nano Dimension zaczynają łączyć obie dziedziny, co w niezbyt odległej przyszłości może doprowadzić do zmian zasad obowiązujących w globalnym łańcuchu dostaw części elektronicznych, a także tego, jakie formy i ceny są nadawane smartfonom, goglom VR czy urządzeniom wearables.

Obwody drukowane, inaczej płytki PCB (z ang. Printed Circuit Board), są podstawowymi częściami składowymi wszystkich urządzeń elektronicznych: od zmywarek i pralek po laptopy i tablety. To właśnie na płytkach PCB montuje się podzespoły elektroniczne. Wraz ze wzrostem złożoności danego układu rośnie liczba warstw płytki. Główna zielona płytka kryjąca się w smartfonie może się składać nawet z 14 czy 16 oddzielnych warstw. Jednocześnie wiele punktów znajdujących się na różnych poziomach płytki jest ze sobą połączonych.

Od dziesięcioleci nie doszło do przełomowych zmian w metodach produkcji płytek PCB. Najogólniej mówiąc, płytka pokryta warstwą miedzi i wzorem ścieżek poddawana jest obróbce chemicznej zwanej trawieniem. Wieloetapowy proces produkcyjny wiąże się z dużą ilością odpadów i nie jest przyjazny środowisku.

Płytki PCB są produkowane m.in. w Europie i Stanach Zjednoczonych, ale większość z nich powstaje w Chinach i na Tajwanie. Nawet pojedyncze czy powstające w kilku egzemplarzach prototypy wielowarstwowych obwodów drukowanych wytwarza się w Azji. Wiele zachodnich firm wysyła pliki Gerber (to format używany przez projektantów obwodów drukowanych) do fabryk znajdujących się na Dalekim Wschodzie i czeka kilka tygodni na dostawę płytek.

Drukarka DragonFly 2020 znacznie skraca czas produkcji płytek PCB. Urządzenie firmy Nano Dimension na miejscu wytwarza prototyp wielowarstwowej płytki w zaledwie kilka godzin. Nie jest to uproszczony, plastikowy model – w opatentowanym procesie druku 3D powstaje płytka PCB o przemysłowej jakości złożona z dziesięciu czy nawet większej liczby warstw i zawierająca wiele połączeń między nimi.

Nano Dimension DragonFly 2020 PCB
DragonFly 2020 drukuje płytki PCB z dwóch materiałów: jednego przewodzącego prąd (obecnie to atrament zawierający nanocząsteczki srebra, ale w przyszłości mają one zostać zastąpione nanocząsteczkami miedzi) i drugiego, izolacyjnego polimeru. Maksymalne wymiary drukowanych obwodów obecnie wynoszą 20 x 20 x 0,3 cm. Maszyna pracuje z dokładnością równą 0,01 mm.

Poza znacznym skróceniem czasu produkcji prototypów obwodów drukowanych DragonFly 2020 ma jeszcze co najmniej jedną ważną zaletę: pozwala na zachowanie własności intelektualnej wewnątrz firmy. Przedsiębiorstwa działające w przemyśle obronnym i innych wrażliwych sektorach doskonale wiedzą, że nie mogą wysyłać gerberowskich plików za granicę.

Aby dowiedzieć się więcej o elektronice drukowanej i maszynie DragonFly 2020, obejrzyj wywiad wideo ze współzałożycielem i dyrektorem działu marketingu firmy Nano Dimension Simonem Friedem. Rozmowę przeprowadziłem w styczniu br. w Las Vegas na targach CES 2016. Jeśli podstawy dwuwymiarowej elektroniki drukowanej są ci dobrze znane, pomiń, proszę, wprowadzenie, przewijając film na osi czasu do punktu 3’30.

https://www.youtube.com/watch?v=8AYHUz0HPiA

Dlaczego ma to znaczenie?

DragonFly 2020 powstał z myślą o szybkim prototypowaniu wielowarstwowych płytek PCB o przemysłowej jakości w pojedynczych lub małych ilościach wewnątrz firm, ale efekty wprowadzenia takiej drukarki na rynek mogą sięgać znacznie dalej niż tylko przyśpieszenia prac nad nowymi urządzeniami elektronicznymi. Wysokiej jakości drukarki 3D elektroniki drukowanej mają potencjał do tego, by w ciągu kilkunastu lat zakłócić działanie całego łańcucha dostaw i procesów produkcji elektroniki konsumenckiej. Zarówno azjatyckie fabryki konkurujące ceną, jak i każdy inny uczestnik biznesu związanego z elektroniką powinien uważnie obserwować ten nowy trend (i zacząć się go odrobinę obawiać).

Jeśli rozwój technologii elektroniki drukowanej przestrzennie przyniósłby znaczne obniżenie kosztów lokalnej produkcji, to Chiny mogłyby zacząć tracić pozycję światowej fabryki sprzętu elektronicznego. Niewykluczone, że spora część produkcji wróciłaby wówczas na Zachód.

Z punktu widzenia klienta zmiany mogą zajść przede wszystkim w wyglądzie elektroniki nowej generacji. Obecnie smartfony, laptopy i niektóre części urządzeń wearables są prostokątne. Ich forma wynika z czworokątnego kształtu wewnętrznych płytek PCB wytwarzanych dotychczasowymi metodami produkcji. Z wykorzystaniem urządzeń 3D drukujących elektronikę bryłom zawierającym złożone ścieżki można będzie nadawać dowolne kształty, m.in. piramidy czy kuli.

Celem jest to, by pewnego dnia wielowarstwowe płytki PCB wytwarzane na drukarkach 3D były w pełni funkcjonalne, elastyczne i miały złożony, trójwymiarowy kształt. Właśnie na taką technologię czeka branża wearables i IoT.

Drukarka DragonFly 2020 wejdzie na rynek w drugiej połowie 2016 r. Potwierdzono, że jej produkcją zajmie się światowy gigant, firma Flextronics International Ltd. Cena drukarki nie została jeszcze ujawniona, ale na pewno nie będzie to tanie urządzenie przeznaczone do domowego użytku – maszyna ma być oferowana klientom biznesowym. Poza drukarką do sprzedaży trafią atramenty zawierające nanocząsteczki metali – tu głównymi nabywcami mają być firmy działające na rynku układów RFID i paneli słonecznych.

Firma Nano Dimension powstała w Izraelu w 2012 r. Jej założycielami są: Sharon Fima, Amit Dror, Simon Fried i Dagi Ben-Noon. Spółka jest notowana na giełdzie w Tel Awiwie (symbol akcji: NNDM). Ponadto jej kwity depozytowe (tzw. ADR-y) można kupić na amerykańskim rynku pozagiełdowym OTCQX (NNDMY). Jeśli masz jakiekolwiek pytania dotyczące działalności Nano Dimension, możesz je wysłać bezpośrednio do Simona Frieda na adres: simon@nano-di.com.

www.nano-di.com

Spodobał Ci się artykuł? Postaw mi za niego kawę. Możesz przekazać mi dowolną kwotę ze swojego konta PayPal lub karty kredytowej. Wszystkie darowizny przeznaczam na finansowanie wyjazdów na targi, festiwale i konferencje o dizajnie i nowych technologiach – to na nich odkrywam tematy opisywane na blogu. Aby dokonać bezpiecznej transakcji, wystarczy kliknąć znajdujący się niżej przycisk. Dziękuję za wsparcie, odwdzięczę się kolejnymi materiałami.

Polecane artykuły