1. Home
  2. »
  3. Blog
  4. »
  5. 3D Druck
  6. »
  7. Additive Fertigung für die Elektronikindustrie

Additive Fertigung für die Elektronikindustrie

Dieser Artikel liefert Einblicke in den 3D-Druck elektronischer Komponenten und erläutert, wie die Additive Fertigung für eine Beschleunigung der Entwicklungs- und Produktionsvorgänge genutzt werden kann.

Die Additive Fertigung eröffnet in vielen Bereichen neue Möglichkeiten, so auch in der Elektronikindustrie. Die Möglichkeit, mehrere Materialien in einem einzigen Fertigungsprozess kombinieren zu können, ist für die Elektronikindustrie von besonderer Bedeutung. Die entsprechenden 3D-Druckverfahren sind in letzter Zeit zugänglicher und einfacher geworden. Damit kann die Produktentwicklung deutlich beschleunigt werden, was wiederum zu kürzeren Vorlaufzeiten, verringerten Kosten und weniger Fehlern führt, die den Produktionsprozess stören könnten.

Wann sollte man sich bei Elektronik für den 3D-Druck entscheiden?

Bei On-demand-Fertigung

Der 3D-Druck ermöglicht die On-Demand Produktion elektronischer Bauteile bei festen Vorlaufzeiten und einer überschaubaren Kostenstruktur. Damit kann die Zeit, die für die Entwicklung und Markteinführung eines Produkts benötigt wird, deutlich verkürzt werden. Außerdem können neue und bestehende Geräte leicht aus einer Vielzahl verschiedener 3D-Druckmaterialien in kleiner Stückzahl direkt aus dem digitalen Sortiment eines Unternehmens oder mit Hilfe des CAD-Modells des Kunden hergestellt werden.

Die On-Demand-Fertigung ist der größte Vorteil der additiven Fertigung. Diese wird die Lieferkette der Elektronikindustrie nachhaltig verändern und ermöglicht Herstellern sofort auf den Bedarf ihrer Kunden einzugehen.

Für Innovation und individuelle Anpassung

Die Additive Fertigung eröffnet Konstrukteuren, Entwicklern und Designern neuen Spielraum für innovative Ideen, da hiermit komplexere und effizientere Designs möglich werden. SLS und MJF eignen sich zur Serienfertigung hochkomplexer Teile, was in den Anfängen der Additiven Fertigung noch eine große Herausforderung darstellte. Im Gegensatz zur konventionellen Fertigung lassen sich mit Additiver Fertigung ansehnliche Chargen von Gehäusen für Elektronikgeräte, Steckplatinen usw. schnell produzieren.

So ermöglicht der 3D-Druck von Solarmodulen zum Beispiel den Bruch mit gängigen Konstruktionsregeln. Dadurch kann sowohl die externe Struktur als auch die interne Schaltung verbessert werden, was zu einer Leistungssteigerung der Komponenten, einer Größen- und Gewichtsoptimierung und besseren Umsetzbarkeit komplexer und präziser Geometrien genutzt werden kann.

3D printed parts used in the electronics industry (Source: Cubicure)
Gedruckte Teile für die Elektronikindustrie (Quelle: Cubicure)

Für eine schnellere Produktentwicklung

Die Geschwindigkeit und Benutzerfreundlichkeit der Additiven Fertigung macht sie ideal für die schnelle Herstellung neuer Prototypen. Der Druck mit Multi Jet Fusion (MJF) ist eine relativ kostengünstige Option, die häufig zur Prototypenentwicklung gewählt wird.

Fused Deposition Modeling ist das am besten zugängliche Verfahren der Additiven Fertigung und stellt eine weitere gute Alternative dar. FDM ist aufgrund seiner Benutzerfreundlichkeit und der günstigen Druckmaterialien das kostengünstigste und beste Verfahren zur Prototypenentwicklung. Da der gesamte Druckvorgang deutlich günstiger ist als bei konventionellen Fertigungsverfahren, können die Designs innerhalb kurzer Zeit häufiger analysiert und angepasst werden.

Um neue Werkstoffe auszuprobieren

Elektronische Produkte wie Leiterplatten basieren auf dem Einsatz zweier Materialtypen: einem isolierenden, dielektrischen Substrat und leitenden Komponenten. In letzter Zeit wurden neue Polymerwerkstoffe niedriger Dielektrizitätskonstante und halbleitende Polymerwerkstoffe, die beide einstellbare elektronischen Eigenschaften besitzen, zu diesem Zweck angepasst. Die Kombination dieser modernen Werkstoffe mit dem 3D-Druck eröffnet neue Möglichkeiten für Designs und künftige Entwicklungen.

Printer printing onto plastic surface (Image: Technocrazed)
Ein 3D-Drucker druckt auf eine Kunststoffoberfläche (Bild: Technocrazed)

Um Teile mit einer hohen Oberflächengüte herzustellen

Fertigungsverfahren wie SLA und Carbon DLS setzen Kunstharze (Resins) ein und erzeugen Teile mit einer hohen Oberflächengüte. Außerdem führen diese Verfahren zu weiteren attraktiven Eigenschaften wie Elastizität und Wasserbeständigkeit, die bei modernen elektronischen Geräten wie faltbaren Smartphones und wasserfesten Geräte eine zentrale Rolle einnehmen. Falls das Hauptkriterium das Erreichen enger Toleranzen und eine hohe Präzision ist, sind diese beiden Verfahren in Zukunft auch nicht zu unterschätzen.

Hochdetaillierte und funktionsfähige Prototypen sind ebenfalls eine der wichtigen Anwendungsbereiche des SLA und Carbon DLS.

Vorteile der Additiven Fertigung für die Elektronikindustrie

Korrektes und optimiertes Design

Da das Modell am Computer erzeugt und anschließend direkt gedruckt wird, gibt es wenig Raum für Fehlerquellen.

Bei traditionellen Fertigungsverfahren werden die Schaltkreise erst zu einem späteren Zeitpunkt dem Bauteil hinzugefügt. Bei additiven Fertigungsverfahren werden die Schaltkreise hingegen gemeinsam mit dem Teil gedruckt, wodurch der Schaltkreis direkt im Teil integriert wird und so vor externen Schäden geschützt ist. So kann zum Beispiel die kleine Antenne eines Smartphones direkt in das Smartphone selbst gedruckt werden.

Druck auf unebenen Flächen

Elektronische Bauteile wie Leiterplatten (PCBs) lassen sich mit additiven Fertigungsverfahren leicht auf unebene Flächen drucken, was mit konventionellen Methoden nicht möglich ist. Auf diese Weise können elektronische Komponenten direkt in Wearables eingebaut und Sensoren in flexiblen Oberflächen, Blutzuckerteststreifen, Prothesen und anpassbare Batterien integriert werden.

Individuell angepasste Geräte und 3D-gedruckte Batterien können die Standard-Ausführungen übertreffen, da ihre Form und Größe auf ein bestimmtes Produkt bzw. für eine bestimmte Funktion angepasst werden kann und so zu einem besseren Ergebnis führt.

Flexible PCB (Image: Instructables)
Flexible Leiterbahnen (Bild: Instructables)

Geringeres Gewicht und weniger Materialverschwendung

Eines der wesentlichen Merkmale des 3D-Drucks im Vergleich mit konventionellen, subtraktiven Verfahren ist die deutlich geringere Produktion von Abfall – dies gilt auch für die Elektronikindustrie. Beim 3D-Druck fällt die ansonsten notwendige Verkabelung und zusätzliche Stromkreise weg. Außerdem entfallen durch den Druck der Elektronik viele Schritte, die bei konventioneller Produktion notwendig sind und hier in einem einzigen Schritt durchgeführt werden können, und erleichtern daher die Montage.

Vermeidung schädlicher Chemikalien

Bei konventionellen Verfahren wird überschüssiges Material durch Ätzen entfernt. Für diesen Vorgang kommen schädliche Chemikalien zum Einsatz. Bei Additiver Fertigung entfällt dieser Schritt, da die Schicht hier direkt aufgetragen wird.

Fazit

Xometry Europe bietet 3D-Druck-Service für On-Demand 3D-Druckprojekte online an, sowohl zur Prototypenentwicklung als auch für Großserien. Mit einem Netzwerk aus mehr als 2.000 Fertigungspartnern in ganz Europa kann Xometry 3D-Druck-Teile in bis zu 3 Tagen liefern. Laden Sie Ihre CAD-Dateien einfach auf der Xometry Plattform für Sofortangebote hoch, um sofort ein Angebot mit verschiedenen Fertigungsoptionen für Ihren 3D-Druck zu erhalten.

Newsletter von Xometry

Melden Sie sich an, um die neuesten Konstruktionstipps, Artikel über Materialien und Verfahren, Produktaktualisierungen und Preisnachlässe für Bauteile zu erhalten: