PCB3Dプリンターと3Dプリント回路基板の詳細な知識

3D印刷は、わずか数分（または、従来の製造方法と製造方法で作成された場合は数日）で構造を作成することにより、製造に革命をもたらしました。 プリント回路基板は電子製品の主要コンポーネントであり、世界の自動化とデジタル化を促進します。 プリント回路基板（PCB）を3D印刷と組み合わせて使用すると、現代の経済と技術の成長を促進するための完璧な推進力が生まれます。 3Dプリントとプリント回路基板技術がどのように連携するかを詳しく説明する前に、3Dプリントの実際の意味と3Dプリント回路基板の意味を見てみましょう。

3Dプリントとは何ですか？

3D印刷は、デジタルファイルから立体的な3次元オブジェクトを作成する追加のプロセスです。このプロセス中に、オブジェクトが作成されるまで、マテリアルの連続するレイヤーが配置されます。 1980年代初頭、3Dプリントは審美的なプロトタイプにのみ適していると考えられていました。 21世紀の技術爆発により、21D印刷を工業生産技術として使用できるようになりました。そのため、3D印刷は積層造形の同義語として使用されています。この加算プロセスの反対は、金属またはプラスチック片を機械で切断またはくり抜く減算プロセスです。



3Dプリント回路基板とはどういう意味ですか？

私たちは3Dの世界に住んでいますが、ほとんどの電子機器は2Dですが、回路を任意の方法で直接埋め込むことができるとしたらどうでしょうか。それは時間を節約し、プロセス全体の効率を高めることができるので、それは素晴らしいことです。カスタムプリント回路基板の作成には、費用と時間がかかる可能性があり、すべてを適切に配置するために多大な労力を費やす必要があります。プリント基板は小さいですが、製造工程は非常に長いです。コストを削減するために、先進国の企業はプリント回路基板の製造と製造をアジア諸国に外注しています。プロセス全体が遅くなります。この困難を克服するには、3Dプリント回路基板を効率的に製造し、プロセス全体を高速化できる3Dプリンターが必要です。 3Dプリント回路基板を作成する方法はいくつかありますが、3Dプリント回路基板を作成するための2つの主な方法は次のとおりです。

1.導線

2.中空ストローク

これらの方法について詳しく説明しましょう。

1.導線

1つのストレッチにしかアクセスできない場合は、デザインを2つの主要部分に分割する必要があります。複数のレイヤーを作成することもできますが、最初に、2レイヤーのメカニズムを習得する必要があります。このプロセスに含まれるステップは、次のように要約できます。

1.高さ数層に対応するパターンをモデル化してプロセスを開始します。外部コンポーネントを取り付けるための穴を残します。このパターンは、導電性材料のインプリントトレースとして機能します。

2.モデルをモデル化した後、回路間および回路周辺のギャップを埋める基本的なプリントを作成します。これを行うには、ソリッドブロックから最初のステップスタイルを差し引くだけです。

3.関連する座標を位置合わせする場合、最初の2つのステップの2つのデザインを異なる方法で保存する必要があります。これで、モデルを切り取って3Dプリンターにアップロードできます。

4.これで、導線をロードしてトレースを印刷できます。

5.これで、非導電性スレッドを取り付けて、トレースを削除せずに2番目のモデルを印刷できます。これで、2つの異なる素材で単色のプリントが作成されました。

これで3Dプリント回路基板ができたので、これらのコンポーネントは通常のプリント回路基板と同じ方法で接続されます。このプロセスの間、はんだごてが印刷版に近すぎないように注意してください。

市場にはさまざまな導線があります。アクリロニトリルブタジエンスチレン（ABS）、ポリ乳酸またはポリラクチド（PLA）、ポリスチレンなどのフィラメントのほとんどの導電性バリアントは、一般にHIPSまたは熱可塑性ポリウレタン（TPU）と呼ばれ、3Dプリント回路基板で使用されます。これらのフィラメントのほとんどはグラフェン（半導体の一種）を含み、これらのフィラメントが電気を通すことができます。伝導効率は金属ほど良くはありませんが、効率的なプリント回路基板を作るにはそれでも十分です。

2.中空ストロークを作成します

このプロセスでは、最初にモデルを3D印刷し、次にモデルを印刷します。このモデルには中空のストロークがあります。続いて、モデルは導電性材料で満たされます。このプロセスには、導線プロセスで行った作業の半分が含まれます。残りの半分は、導電性材料を追加するために使用されます。このプロセスに含まれる主な手順は、次のように要約できます。

1.まず、導線プロセスなどのモデルをモデル化します。数層高く、ソリッドブロックから差し引く必要があります。空白スペースのみを残してください。導電性材料を手で追加することは、機械的に効果的ではないことに注意してください。そのため、必要な幅よりも幅が広くなるように中空線を設計する必要があります。

2. PLA、PETG、ABSなどの非導電性フィラメントを選択し、モデルを印刷する必要があります

3.次のステップは、回路コンポーネントをレイアウトし、選択した導電性材料を使用してモデルのギャップを埋めることです。注射器またはピペットを使用して、このプロセスを完了することができます。

4.導電性材料が落ち着き、乾燥するまでしばらく待ちます。シリコン押し出しプロセスは、ボードを酸化や湿気から保護するために使用できます。



ここで、PCBの作成に使用された方法に基づいて、3Dプリント回路基板と非3Dプリント回路基板を区別し続けましょう。

3Dプリントと非3Dプリントの違い

3Dプリント回路基板を探している場合、3D PCBのように見えるが、実際には3Dプリントプロジェクトではない多くのプロジェクトに出くわす可能性があります。たとえば、ペンをプリントヘッドに置いたままボードに保護マスクを描くことは、3Dプリントの方法ではありません。これは、酸素発生液が全領域を除去し、跡を形成したためです。中空ストロークの作成方法は、このプロセスに似ています。ただし、動作原理は同じではないため、上記の例は3Dプリント方式には含まれていません。

3D印刷には、主に2つの側面があります。この方法が3D印刷のカテゴリに属するかどうかを分析できます。

導電性フィラメントの痕跡があるモデルを印刷し、中空のトレンチを作成してから、導電性材料を充填することができます。この記事の前半では、これら2つの方法について詳しく説明します。

3Dプリント回路基板に関連するいくつかの長所と短所があります。まず、3Dプリント基板を使用することのデメリットについて説明し、次に3Dプリント基板を使用することのメリットを紹介します。

3Dプリント回路基板を使用することのデメリット

3Dプリント回路基板を使用することの欠点は次のとおりです。

最初の欠点は、材料の供給が限られていることです。 3D PCBは温度制御された金属またはプラスチックでできており、すべての金属およびプラスチックを温度制御できるわけではありません。 3Dプリント回路基板に使用されている材料は環境に優しくなく、リサイクルできません。さらに、プリント回路基板の3D印刷に使用される金属やプラスチックは、食品安全です。 3Dプリンターで使用される印刷チャンバーのサイズは制限されており、これらのチャンバーのサイズは、これらのチャンバーが生成できる出力も制限します。これは、より大きなプロジェクトで作業することを意味します。異なるパーツを別々に印刷する必要がある場合は、それらをまとめます。これには時間がかかり、手間がかかるため、コストが高くなります。後処理方法は、特に大規模なプロジェクトでは、完成品の取得速度に影響を与える可能性があります。後処理方法には、水噴霧、サンディング、空気乾燥または熱乾燥、化学薬品の浸漬および洗浄が含まれます。デザインは、3Dプリント回路基板の長所と短所の両方です。一部のプリンタは許容誤差が小さいため、デザインが正確でなく、最終的なパーツが元のデザインと異なる場合があります。前述のように、これらの設計の不正確さは後処理方法で修正できますが、コストが増加します。これらは、3Dプリント回路基板の欠点のいくつかです。次に、3Dプリント回路基板を使用する利点について説明します。

3Dプリント回路基板を使用する利点

多くの欠点にもかかわらず、3Dプリント回路基板はまだ未来です。 3Dプリント回路基板を使用する利点は次のように要約できます。

3D印刷は、多くの労力をかけずに、より複雑なデザインを完成させることができます。この設計の柔軟性は、小規模なプロジェクトで役立ちます。従来の製造プロセスでは、この贅沢を提供することはできません。 3Dプリント回路基板は、従来製造されているプリント回路基板よりもはるかに安価です。さらに、ラピッドプロトタイピングは3Dプリンターで完了できます。大規模なプロジェクトの場合、部品は従来の製造プロセスよりも迅速に組み立てることができ、設計変更をより効率的に完了することができます。 3Dプリンターには、多くのデザインを保存できる仮想ライブラリがあり、事前の通知なしに任意のデザインをオンデマンドで印刷できます。このオンデマンド印刷オプションは、中小企業に役立ちます。 3Dプリンターで完成した以前のデザインを少し改善または変更したい場合は、仮想ライブラリ内のSTLファイルまたはCADファイルに変更を加えることができます。これにより時間を節約でき、さまざまなデザインを試すこともできます。さらに、プリント回路基板の有効性を迅速に測定でき、大量生産の直前に変更を加えることができます。 3Dプリント回路基板の最も重要な利点の1つは、製造中に廃棄物が発生しないことです。このプロセスは、プリント回路基板の作成に使用される材料のリソースとコストを節約します。上記の議論から、3Dプリント回路基板には長所と短所があることは明らかです。ただし、それらは将来のものであるため、PCB製造業界から除外することはできません。技術が進歩するにつれて、それは明確な製造モデルになり、3Dプリント回路基板よりも時間と費用がかかる従来の製造方法に取って代わります。まだ疑問があります：この生産プロセスは完全に自動化できますか？

3Dプリント回路基板の作成プロセスを完全に自動化できますか？

テクノロジーにより、人々はかつてSF映画の一部であったものを使用することができます。技術の進歩により、近い将来、3Dプリント回路基板プロセス全体を完全に自動化できることを否定することはできません。ただし、現在、このプロセスを完全に自動化するには、材料の許容誤差、3Dプリンターの出力寸法など、いくつかの制限があります。 3Dプリント回路基板は、今日の小さなプロジェクトでのみ成功します。しかし、技術的な失敗が克服されると、3Dプリント回路基板が大量生産業界で採用される可能性があります。

この記事の締めくくりとして、3Dプリント回路基板は、集積回路の発明の影響と同じように世界を完全に変え、その後、集積回路の発明が技術革命を引き起こしたと言いたい。私たち人間は、3Dプリント回路基板の完全な自動化のギャップを埋めるために、この将来のテクノロジーに投資する必要があります。