5 formas en que la impresión 3D puede transformar la industria electrónica

La impresión 3D y la electrónica aún pueden parecer algo novedosas, pero la tecnología está preparada para traer grandes cambios a la industria.

Si bien la tecnología todavía se utiliza principalmente como una herramienta de creación de prototipos, la industria electrónica puede aprovechar los beneficios de la impresión 3D, desde un tiempo de comercialización más rápido, una mayor libertad de diseño y personalización.

¿Cómo funciona la impresión 3D con dispositivos electrónicos?

La impresión 3D de productos electrónicos generalmente implica el uso de tecnología de inyección de material. Con este proceso, se inyectan tintas conductoras y aislantes sobre la superficie de impresión en líneas tan delgadas como unas pocas micras. Luego se aplica luz ultravioleta para solidificar las tintas.

Una característica notable del chorro de material es que facilita la impresión 3D de múltiples materiales. Para la industria electrónica, esto significa que los circuitos funcionales y las carcasas se pueden fabricar simultáneamente en un solo proceso de impresión, lo que simplifica significativamente el proceso de ensamblaje.

5 beneficios de la electrónica de impresión 3D

1. Prototipos internos

En una industria tan competitiva como la electrónica, la demanda de dispositivos más pequeños y delgados con funcionalidad mejorada es inevitable.

Sin embargo, el desarrollo de un prototipo de placa de circuito impreso (PCB), el núcleo de cualquier dispositivo electrónico, y otras partes electrónicas, a menudo es un desafío, y esta tarea a menudo se subcontrata. Por lo general, esto da lugar a plazos de entrega prolongados, y la subcontratación en este contexto también puede ir acompañada de problemas de propiedad intelectual. Sin embargo, el advenimiento de la impresión 3D significa que la creación de prototipos de circuitos y placas de circuito puede moverse internamente, lo que permite a los fabricantes de productos electrónicos reducir los gastos de adquisición y eliminar cualquier preocupación sobre la infracción de la propiedad intelectual.

2. Tiempo de comercialización más rápido

La producción de prototipos internamente puede generar eficiencias durante la etapa de diseño del producto. La impresión 3D permite una respuesta más rápida de las iteraciones de diseño, lo que acelera la etapa de validación del diseño. Al desarrollar productos mucho más rápido, los fabricantes de productos electrónicos obtienen una ventaja competitiva y logran una fabricación más flexible.

3. Flexibilidad de diseño

La impresión 3D abre oportunidades para diseñar formas y componentes complejos. Por ejemplo, los circuitos multicapa ahora se pueden imprimir en 3D en superficies flexibles no planas, lo que no sería posible con las técnicas de fabricación tradicionales. La impresión 3D también permite a los ingenieros diseñar para la funcionalidad en lugar de la capacidad de fabricación, lo que significa que las estructuras complejas con componentes electrónicos integrados, sensores encapsulados y antenas se pueden producir más fácilmente.

4. Personalización

La impresión 3D amplía las capacidades de fabricación de productos electrónicos personalizados. Los ingenieros de la Universidad de Minnesota, por ejemplo, están investigando el potencial de los sensores personalizados impresos en 3D directamente sobre la piel. Aunque la personalización de piezas electromecánicas a través de la impresión 3D todavía está en pañales, la electrónica de consumo personalizada ya es una realidad. La impresión 3D se puede utilizar para crear carcasas electrónicas personalizadas, estuches para memorias USB y teclados.

5. Cadena de suministro simplificada

Los fabricantes que opten por llevar su producción de productos electrónicos internamente mediante la impresión 3D podrían tener un impacto significativo en la cadena de suministro. La fabricación interna tiene el beneficio de una subcontratación simplificada o incluso reducida, lo que reduce los costos asociados de entrega y envío. La impresión 3D de productos electrónicos también reduce los costos de almacenamiento y distribución gracias a la fabricación a pedido y la oportunidad de crear un inventario digital.

¿Qué sistemas están disponibles?

Sistema DragonFly Pro de Nano Dimension

Nano Dimension se especializa en prototipos de PCB multicapa impresos en 3D en varios sustratos (rígidos y flexibles). Su impresora 3D DragonFly Pro System se basa en la tecnología de inyección de material y es capaz de imprimir PCB con varias características, como interconectores. El sistema de Nano Dimension se destaca por la impresión 3D de múltiples materiales, utilizando tintas conductoras y dieléctricas patentadas simultáneamente para fabricar circuitos y antenas funcionales.

Tecnología de chorro de aerosol de Optomec

Optomec es otra empresa que está cambiando el juego de la electrónica impresa D. La empresa con sede en EE. UU. Ha desarrollado su tecnología Aerosol Jet para la impresión 3D de dispositivos electrónicos de tamaño micrométrico. Optomec ofrece una línea de sistemas Aerosol Jet capaces de producir PCB flexibles, antenas conformadas, sensores y dispositivos interconectados moldeados. La característica notable de las impresoras 3D Aerosol Jet es que son compatibles con materiales ya disponibles comercialmente.

Neotech AMT
Neotech AMT, con sede en Alemania, se especializa en la impresión 3D híbrida de productos electrónicos. Su sistema, el PJ 15X, combina una plataforma de movimiento CNC y cabezales de impresión con capacidad 3D para producir conductores, semiconductores, patrones de calentadores, resistencias y más. La máquina está diseñada para aplicaciones en el desarrollo de productos y la creación rápida de prototipos.

Impresoras 3D de PCB BotFactory
La creación de prototipos de placas de circuito a bajo costo ahora es posible con la línea BotFactory de impresoras 3D. Los sistemas utilizan una tecnología de inyección de tinta para depositar pequeñas gotas de tintas conductoras y aislantes sobre varios sustratos. Los sistemas de escritorio son una de las opciones más asequibles para la impresión 3D de componentes electrónicos en el mercado actual.

Mirando hacia el futuro

La creación de prototipos sigue siendo la aplicación de impresión 3D más utilizada en la industria electrónica. Sin embargo, de cara al futuro, la impresión 3D podría convertirse en una técnica viable para producir sensores portátiles o integrados para el seguimiento de la salud en tiempo real. Además, los sensores impresos en 3D podrían integrarse en lentes para permitir aplicaciones de realidad aumentada, mientras que la electrónica incrustada impresa en 3D podría usarse en objetos desde teléfonos inteligentes hasta automóviles, agregando funcionalidad y haciéndolos más livianos.

Pero antes de que veamos que estas aplicaciones ganan terreno, hay varios desafíos que deben abordarse. En primer lugar, será necesario desarrollar un software de diseño que pueda definir cómo se pueden imprimir los componentes electrónicos dentro de la pieza en sí. Actualmente, este software de diseño está todavía en pañales, aunque se espera que avance en los próximos años. Otro desafío es el desarrollo de materiales adecuados para la impresión 3D a nanoescala, ya que muchos componentes electrónicos tienen un tamaño nanométrico.

Sin embargo, a pesar de estos desafíos, la electrónica de impresión 3D tiene todas las posibilidades de seguir el mismo camino que los primeros en adoptar la tecnología, como la automoción y la aeroespacial. A medida que la tecnología madura y nuevos jugadores ingresan al mercado, esperamos que la impresión 3D de productos electrónicos eventualmente pase de ser una mera herramienta de creación de prototipos a una producción final directa.