5 façons dont l'impression 3D peut transformer l'industrie électronique

L'impression 3D et l'électronique peuvent encore sembler être une nouveauté, mais la technologie est sur le point d'apporter d'énormes changements à l'industrie.

Bien que la technologie soit encore principalement utilisée comme outil de prototypage, les avantages de l'impression 3D - d'une mise sur le marché plus rapide, d'une plus grande liberté de conception et de personnalisation - peuvent être exploités par l'industrie électronique.

Comment fonctionne l'impression 3D avec l'électronique ?

L'impression 3D de l'électronique implique généralement l'utilisation de la technologie de jet de matériau. Grâce à ce processus, des encres conductrices et isolantes sont projetées sur la surface d'impression en lignes aussi fines que quelques microns. Une lumière UV est ensuite appliquée pour solidifier les encres.

Une caractéristique notable du jet de matériau est qu'il facilite l'impression 3D multi-matériaux. Pour l'industrie électronique, cela signifie que les circuits fonctionnels et les boîtiers peuvent être fabriqués simultanément en un seul processus d'impression, ce qui simplifie considérablement le processus d'assemblage.

5 avantages de l'électronique d'impression 3D

1. Prototypage en interne

Dans un secteur aussi concurrentiel que celui de l'électronique, la demande d'appareils plus petits et plus fins dotés de fonctionnalités améliorées est inévitable.

Cependant, développer un prototype de carte de circuit imprimé (PCB) - le cœur de tout appareil électronique - et d'autres pièces électroniques est souvent difficile, et cette tâche est très souvent sous-traitée. Cela se traduit généralement par des délais d'exécution prolongés, et l'externalisation dans ce contexte peut également être associée à des problèmes de propriété intellectuelle. Cependant, l'avènement de l'impression 3D signifie que la création de prototypes de circuits et de cartes de circuits imprimés peut se déplacer en interne, permettant aux fabricants d'électronique de réduire les dépenses d'approvisionnement tout en éliminant tout problème de violation de propriété intellectuelle.

2. Mise sur le marché plus rapide

La production de prototypes en interne peut générer des gains d'efficacité lors de la phase de conception du produit. L'impression 3D permet un délai d'exécution plus rapide des itérations de conception, accélérant ainsi l'étape de validation de la conception. En développant des produits beaucoup plus rapidement, les fabricants d'électronique gagnent un avantage concurrentiel et réalisent une fabrication plus flexible.

3. Flexibilité de conception

L'impression 3D ouvre des opportunités pour concevoir des formes et des composants complexes. Par exemple, les circuits multicouches peuvent désormais être imprimés en 3D sur des surfaces flexibles non planes, ce qui ne serait pas possible avec les techniques de fabrication traditionnelles. L'impression 3D permet également aux ingénieurs de concevoir pour la fonctionnalité plutôt que pour la fabrication, ce qui signifie que des structures complexes avec de l'électronique embarquée, des capteurs encapsulés et des antennes peuvent être plus facilement produites.

4. Personnalisation

L'impression 3D étend les capacités de fabrication d'électronique personnalisée. Des ingénieurs de l'Université du Minnesota, par exemple, étudient le potentiel de capteurs personnalisés imprimés en 3D directement sur la peau. Bien que la personnalisation de pièces électromécaniques via l'impression 3D en soit encore à ses balbutiements, l'électronique grand public personnalisée est déjà une réalité. L'impression 3D peut être utilisée pour créer des boîtiers électroniques personnalisés, des étuis pour clés USB et des claviers.

5. Chaîne d'approvisionnement simplifiée

Les fabricants qui choisissent de ramener leur production électronique en interne en utilisant l'impression 3D pourraient avoir un impact significatif sur la chaîne d'approvisionnement. La fabrication interne a l'avantage d'une sous-traitance simplifiée voire réduite, réduisant les coûts associés de livraison et d'expédition. L'impression 3D de produits électroniques réduit également les coûts d'entreposage et de distribution grâce à la fabrication à la demande et à la possibilité de créer un inventaire numérique.

Quels systèmes sont disponibles ?

Système DragonFly Pro de Nano Dimension

Nano Dimension est spécialisé dans les prototypes de PCB multicouches imprimés en 3D sur divers substrats (rigides et flexibles). Son imprimante 3D DragonFly Pro System s'appuie sur la technologie de jet de matériau et est capable d'imprimer des PCB avec diverses fonctionnalités telles que des interconnecteurs. Le système de Nano Dimension est remarquable pour l'impression 3D multi-matériaux, utilisant simultanément des encres conductrices et diélectriques exclusives pour fabriquer des circuits et des antennes fonctionnels.

Technologie de jet d'aérosol d'Optomec

Optomec est une autre société qui change la donne pour l'électronique imprimée en D. La société basée aux États-Unis a développé sa technologie Aerosol Jet pour l'impression 3D d'électronique de taille micronique. Optomec propose une gamme de systèmes Aerosol Jet capables de produire des PCB flexibles, des antennes conformes, des capteurs et des dispositifs interconnectés moulés. La caractéristique remarquable des imprimantes 3D Aerosol Jet est qu'elles sont compatibles avec des matériaux déjà disponibles dans le commerce.

Néotech AMT
La société allemande Neotech AMT est spécialisée dans l'impression 3D hybride d'électronique. Son système, le PJ 15X, combine une plate-forme de mouvement CNC et des têtes d'impression 3D pour produire des conducteurs, des semi-conducteurs, des modèles de chauffage, des résistances et plus encore. La machine est conçue pour des applications de développement de produits et de prototypage rapide.

Imprimantes 3D PCB BotFactory
Le prototypage à faible coût de circuits imprimés est désormais possible avec la gamme d'imprimantes 3D BotFactory. Les systèmes utilisent une technologie à jet d'encre pour déposer de petites gouttelettes d'encres conductrices et isolantes sur divers substrats. Les systèmes de bureau sont l'une des options les plus abordables pour l'impression 3D de composants électroniques sur le marché aujourd'hui.

Regard vers l'avenir

Le prototypage est toujours l'application la plus couramment utilisée de l'impression 3D dans l'industrie électronique. À l'avenir, cependant, l'impression 3D pourrait devenir une technique viable pour produire des capteurs portables ou intégrés pour la surveillance de la santé en temps réel. De plus, des capteurs imprimés en 3D pourraient être intégrés dans des lentilles pour permettre des applications de réalité augmentée, tandis que l'électronique embarquée imprimée en 3D pourrait être utilisée dans des objets allant des smartphones aux voitures, ajoutant des fonctionnalités tout en les rendant plus légers.

Mais avant de voir ces applications gagner du terrain, plusieurs défis doivent être relevés. Premièrement, il faudra développer un logiciel de conception capable de définir comment les composants électroniques peuvent être imprimés dans la pièce elle-même. À l'heure actuelle, ces logiciels de conception n'en sont qu'à leurs balbutiements, même si cela devrait progresser au cours des prochaines années. Un autre défi est le développement de matériaux adaptés à l'impression 3D à l'échelle nanométrique, car de nombreux composants électroniques sont de taille nanométrique.

Cependant, malgré ces défis, l'électronique d'impression 3D a toutes les chances de suivre le même chemin que les premiers utilisateurs de la technologie comme l'automobile et l'aérospatiale. À mesure que la technologie mûrit et que de nouveaux acteurs arrivent sur le marché, nous pensons que l'impression 3D de l'électronique pourrait éventuellement passer d'un simple outil de prototypage à une production directe et finale.