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Nano Dimension增材制造 3D打印电子产品新思路

五月 09, 2019 | Dan Feinberg, Technology Editor
Nano Dimension增材制造 3D打印电子产品新思路

I-Connect007的技术编辑Dan Feinberg最近接受了Nano Dimension公司的邀请,参观了该公司位于美国圣克拉拉硅谷的新美国总部,并采访了公司总裁兼联合创始人Simon Fried。同时他们还谈到了3D打印电子产品的许多技术特点,以及Nano Dimension新成立的香港分公司。

Dan Feinberg:Simon,你们的新工厂和办公室看起来很棒。有仓库、演示实验室、售后服务和会议区域,一切已经就绪并开始运行了。刚才看到你们库存的机器已经准备好发给客户。公司在美国的销售情况如何?

Simon Fried:在美国,现在有一些系统正在运往客户的途中,或者已经交付给了东部、西部和其他地区的客户。其中一些机器是为beta 测试项目的一部分客户准备的,因为一些beta 测试用户已经订购了商业化的机器,而我们预计其他测试用户也将会购买。这是客户对我们的极大认可。我们现在还与一些优秀的渠道合作,如加利福尼亚州奥克兰市的FATHOM公司和波士顿的TriMech公司。

Feinberg:听说你们2018年在亚太地区的业务也是硕果累累,能否给我们介绍一点相关的情况?

2018年对于Nano Dimension来说是一个丰收年,特别是在亚太地区硕果累累。2018年6月我们成立了全资子公司Nano dimension(HK)Limite,迅速地扩展了亚太地区的业务。该公司在香港科学园设立区域总部,招聘销售、营销及客户支持团队,以支持业务增长。该区域总部的设立将电子精密增材制造的优势带到了亚洲。

Nano Dimension公司的演示实验室

除了新办公室的设立,Nano Dimension还一直致力于在亚洲培育稳定增长的渠道合作伙伴网络,包括韩国的HDC和中国台湾地区的通用集成技术(GIT),他们都购买了设备。Nano Dimension在亚太地区的业务还包括AURORA震旦集团的两笔销售。震旦集团是增材制造系统的领先分销商,也是Nano Dimension在中国的渠道合作伙伴之一。此外,本公司与山东国惠投资有限公司签订了战略合作协议。 

为了使亚洲客户与市场更深入地了解Nano Dimension增材制造解决方案,我们还在香港办事处开设了客户体验中心,并推出中文网站,这样使得我们更贴近市场,从而带来新的商机。该中心里客户可以看到Nano Dimension开创性的DragonFly Pro,并实现印刷电子产品精密增材制造的价值和优势。 Nano Dimension还参与亚洲的不同展览和论坛,并通过不同的研讨会和客户培训与用户分享技术知识,为3D打印电子产品提供新思路。

Feinberg:那么多客户订购商用机器而不是目前使用的beta测试机器,可以说是对产品的一种极大认可。他们已有beta测试机,所以他们非常了解设备。

Fried:是的。许多测试用户花了6个月、12个月甚至更多的时间来学习如何使用这项技术。这是先进的制造技术,需要重新审视自己原先的假设;我们的技术改变了这种演算。其中一个关键问题是,让人们明白DFAM(design for additive manufacturing ,加成法制造设计)对电子领域意味着革命性的变化。

将我们的技术用于传统PCB设计非常简单,当您使用传统设计软件如Gerber和Excellon时,这是一个更直接的过渡。我们的目标是不给这些传统PCB设计师带来任何差异,所以仍可以采用同样的设计规则,不会有任何不适应。

但是,电子产品的加成法制造使得设计、制造和测试新事物成为可能,并可使用不同的工作流程。非平面、非Gerber电子产品设计所引入的设计类型和潜力是一种全新的尝试,比如线圈或成形电子产品。关于如何设计以及如何优化打印速度、打印精度或零件放置方向等方面,需要做更多的研究。因此,在非平面部件的加成法制造设计中,需要积累更多的经验。

Feinberg:你指的是那些在你们已发布的内容,还有一些即将发布,但目前尚不能透露的内容。

Fried:如你所知,该系统于2017年11月在Productronica展会正式推出。我们已经在远至悉尼、中国香港、新加坡、法国、德国的一些企业安装了该系统。我们已经公布了一部分具体的客户,如法国Safran。但包括美国在内的一些客户,由于保密原因,暂时无法公开他们的公司名称。我们还与Harris Corporation和Space Florida一起合作研究卫星射频应用。

Feinberg:嗯,这种工艺对于卫星射频应用是非常理想的。你的意思是三型天线?

Fried:是的,我们的技术和材料在天线方面有很有趣的应用。

Feinberg:我记得四年前我们在CES上看到了3D PCB,它们看起来像电路板的图片,而不是真实的PCB。我们现在看到的这些装置看起来像真正的设备。

Fried:是的。我认为这真实反映了很多东西,这是一次非常复杂的多学科融合之旅。最初,它主要是关于“我们能把这两种材料放到同一个位置吗?”然后是“这些材料有适当的电气性能吗?”最后,正如你所看到的,这些部件开始汇集在一起。你必须有适当的材料并且能够组装。

Feinberg:是的,这是一段很长的路。好吧,大约一年前我写的文章之一就是我可以看到几乎所有的电路板公司,不仅仅是领军企业,在可预见的未来,将继续在他们的大多数生产中进行印刷、蚀刻、电镀等工艺流程,但我可以看到他们最终将需要3D打印功能——至少要有一条生产线具备这种功能。

Fried:我认为毫无疑问一定比例的多品种、小批量生产——我是说生产,而不仅仅是样品生产——一定会采用这种技术。对于批量生产,今年不会采用这种技术,但最终殊途同归。这种技术的应用领域,通常是国防和军事等领域,但实际上众多行业都存在快速采用这种技术的机会。

Feinberg:这很有趣。

 

Fried:我们的大多数客户正在不断缩短研发时间来加速样品生产。他们正在研究新的应用,而这些应用有制约,采用传统生产工艺无法完成其生产,因此一些用户转而采用3D打印PCB来改变工作流程和加快生产,而另一些人想要更进一步地突破技术极限。有些东西看起来很简单,但如果没有加成法制造工具,就很难生产。有人来找我们说:“现在你可以做这种3D工作了,我需要的东西基本上就是一个小支架、一个连接器,或者一个不规则形状的天线,我不需要更复杂的设备。”目前,如果体积不是特别大,而且零件尺寸适合打印机,那么必须考虑采用加成法技术生产。

那些关注非平面工作的人,已认可其作为一种制造方法。但是这种工艺不会满足批量生产的要求,比如“我需要生产500万个这样的产品。”但是,如果只需要生产几千个产品,或许略多些,那么这可能是唯一可行的方法。

Feinberg:很明显,此类设备会很快打开销路,而你们有充分的设备备货,可随时准备发货。相应的耗材除了电介质和导体之外,你们有没有研发其他的材料?

Fried:我们在材料方面有研发路线和储备,这是这项技术成功应用的一部分。目前,我们比Henry Ford领先一步,你可以得到任何你想要的材料,只要其属于这两种材料中的任一种。

Feinberg:不只是黑色。

Fried:完全正确。现在你有了两种“颜色”,导电的和介电的。最后,我们希望以客户为主导,能够提供满足客户广泛需求的材料。

Feinberg:你们领先一步,因为你们有新的Dragonfly 202 Pro,它是由介质盒和耗材盒构成的。假设有第三种材料,可能是一种不同的导体。也许不是银,而是金或铜。你们能不能把新的耗材直接加入连接现有管道的同一个油墨盒里?

Fried:嗯,没有那么简单。要考虑喷墨打印的能力,引入的每一种材料最后都必须和其他材料一起使用。因此,当涉及到附着力和内聚力以及对热的反应方式时,它们必须能够相互适应。更多的打印喷头和更多的材料选择肯定会实现更多的应用。在喷墨系统中更换油墨并不是一个简单的热插拔过程。

Feinberg:是的,这会造成材料间互相污染。

Fried:像其他3D喷墨机一样,你不能在几分钟内从一种油墨换到另一种油墨。但是,如果生产拥有完全不同的电气性能和机械性能的另一种产品,你可能会说:“没问题。这周可以生产这种产品,下周再生产另一种。”

Feinberg:我们运行一周,然后再次反复冲洗。当你达到了他们经常冲洗的最多次数,他们会说:“让我们换另一台机器吧。”

3D印刷PCB

Fried:我们在这方面做了两件事。一个是规划我们的材料路线图,确实有材料需求,就像PCB行业一样。在某种意义上,我们只是在模仿传统电子产品的做法,行业需要许多不同的电气性能。我们是否需要寻找更适合挠性或弯折安装类型应用的材料?我们现有的材料在一定程度上可以做到这一点,但是对于特定的应用可能需要额外的机械性能。我们正在研究一些机械变化,同时也在研究介质变化。

对于电路板组装,即将元器件焊接到我们生产的电路板上,我们目前的建议是使用低温焊料。对于客户来说,使组装工艺与标准的RoHS工艺相似更容易、更有利。我们合作的大多数公司对于这些电路板都采用批量组装,但如果它们碰巧有一条组装生产线,或者它们的常规供应商有,那么下游工艺与我们的印刷品兼容是很重要的。目前需要使用低温焊料,但它肯定可由我们的技术节省的时间来弥补。

Feinberg:这就像10年前人们从含铅到无铅的转变所带来的不便。焊接温度要求高10℃左右。温度升高会发生不同程度的氧化。现在这一切已发展成了标准。

Fried:非常相似。现在的谈论主题再也不是RoHS了,他们不想在任何事情上做改变。这些都是业界知道如何处理的问题了。

Feinberg:对的。含铅焊料仍有一些被人们遗忘的优点,其中之一就是延展性。

Fried:我和那些关注组装和不同焊料供应商的人进行了很多交流。整个组装领域似乎分为两个阵营。一方面,有些公司正在努力降低温度,因为今天的元器件更加敏感。其他领域,特别是汽车,更关注高温组装。

Feinberg:那么,要重新采用含铅焊料吗?

Fried:他们在降低有铅焊料的温度,同时正在转向锡、铋、铟焊料,我记得联想曾推出了一款完全使用锡铋焊料组装的笔记本电脑。我认为无铅焊料在脆性等方面存在风险,而他们解决了这个问题,推出了低温焊料,性能很好,完全符合我们目前的材料要求。来看看汽车领域的发展,汽车不再只是汽车,而成为了移动通讯设备。所以,军用、汽车领域和航天领域都急于找到能够经受住热循环的解决方案。

Feinberg:我目前尚不认为3D打印会是一个大趋势,但我认为它有那种潜力,这也是我们一直关注3D打印的原因之一。Nano Dimension是少数专注应用于3D打印PCB的公司之一。有些公司也在做3D打印,但并不是他们的专长。

Fried:在多伦多的CPES展上,我注意到有两家公司从事3D打印PCB。一家名为Voltera的公司位于多伦多,是一所大学的下属公司。他们可帮助创客们在FR-4上直接打印,但是,只能是单层PCB。还有一家BotFactory公司位于纽约,拥有可打印电子产品设备。

Feinberg:我听说过。我第一次接触3D打印是缘于一位名为Bert Ohlig的绅士。他的公司制造电路板生产设备。上世纪90年代,在Dynachem我们曾一起工作,他们制造电路板打印机,而我们提供光致抗蚀剂。他给我看了一些3D打印成品,他说:“你等着看吧,在20年内,这将成为一件大事。它将被广泛应用,甚至可能用于制造电路板。”当时大概是1997年,如今一语成谶。

Fried:这是惊人的。传统3D领域内的变化基本上就是电子产品领域发展的指南。业界不久之前还在讨论如何缩短研发时间和快速打样,而前年人们已经在购买机器,用于生产并交付3D打印产品。无论是聚合物还是金属,已有足够多的应用案例。找到正确的加成法制造工艺,现在足以解决传统制造过程中的问题。

3D不是万能的,并不适用于所有材料,因此并不适合所有类型的客户。但是,现在有一些材料可供选择,这些新型标准3D打印机可以达到的速度已经改变了行业的格局。而且,这个临界值在哪里,“在我开始转向注塑或更大规模的传统制造之前,我需要打印多少个才有意义?” 这个临界值正在以指数级增长。过去是100个,现在是2万或3万个。

 


Feinberg:回过头来,这个设备看起来很棒。你现在在美国建立了分公司,这对当地客户很有帮助。

Fried:我认为这是一个根本的区别。开业两到三个星期,我们已经接待很多人,他们过来只是为了看一看、试一试,了解它是如何工作的。这就清楚地表明,旧金山湾区毫无疑问正是我们该来的地方。潜在的客户可能与我们相差一石之遥。

Feinberg:另外,你还可以参加展览。人们来到这个地区参加贸易展,就可以发出邀请说:“当你在这里的时候,顺便来看看,到公司只有五分钟的路程。”

Fried:是的,我们期盼参加展会后,客户能来参观我们的公司。

Feinberg:好了,Simon,谢谢你邀请我来参观,并向我介绍Nano Dimension的进展——自从我们几年前在CES上第一次见面以来,这是令人印象非常深刻的一次采访。我很高兴有机会继续进行这样的对话,因为这种制造电路板的新方法在未来几年一定会更加受欢迎。我期待着继续报道Nano Dimension在美国的发展。

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标签:
#增材制造  #Nano Dimension  #3D打印 

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