专家访谈：Nano Dimension联合创始人Simon Fried谈3D打印电子领域未来

电子行业正迅速拥抱增材制造，重塑从无人机、卫星到笔记本、智能手机的一切开发方式。然而核心上，任何电子系统依赖组件——印刷电路板(PCB)、天线、传感器——传统上生产昂贵耗时。3D打印通过交付更快产品周期、更大设计自由、创造此前无法实现的非平面几何体，重新定义此版图。

2012年成立于以色列的Nano Dimension已成增材制造印刷电子全球领导者。其专有DragonFly Pro系统可同步打印金属和介电聚合物，使企业能内部原型电子、缩短交付周期、降低成本。

本周专家访谈，我们与Nano Dimension联合创始人兼总裁Simon Fried对话，探讨3D打印在电子领域日益增长的影响及公司如何开创此新兴领域。

能介绍一下Nano Dimension吗？

Nano Dimension专注电子增材制造。传统上，电气工程师被迫外包电路设计和原型，增加显著交付时间和成本。将3D打印引入电气领域，我们给工程师在实用机械语境下测试迭代想法的自由、灵活性和保密性。

具体谈谈DragonFly Pro系统技术，它带来什么价值？

想象电气工程师负责设计产品下一代PCB。过程典型涉及复杂EDA(电子设计自动化)软件、大量仿真，再发送设计给第三方制造商——操作耗时数周。用Nano Dimension系统，工程师可约24小时设计制造实体板，即时验证布局、发现错误、探索设计改进。

客户报告将六周工程工作转化为一天半，通过自行打印原型，消除等待外部供应商需要。

消除原型中间商，我们赋能公司测试更多想法、快速迭代、保持机密。开发快且廉价时，失败成本降低，鼓励更大创新。

防务公司特别青睐我们技术，因面临严格设计披露和供应商选择约束。我们系统允许内部原型关键组件，确保合规和保密。

增材制造为电子还提供哪些其他益处？

增材制造实现传统平面制造不可能的形状和几何体——对习惯平面二维布局的电气工程师而言是激动人心前沿。

传统电子制造高度受限，由制造工艺和可用组件决定。增材制造解除这些约束，开启大量新设计可能。工程师现在可创建真正三维PCB、天线和其他功能件，超越平面走线限制。

我们愿景双重：第一，使传统PCB和射频电子更快、更廉价、更独立；第二，实现以空前方式融合结构与电气功能的全新产品。

3D打印电子涉及哪些挑战？

同步打印金属和聚合物固有复杂。金属需高温和精确控制，聚合物有不同最优条件。平衡这些竞争材料需求要求先进工艺控制和材料科学专长，达成高分辨率和功能完整性。

电子3D打印市场现状如何？

领域仍处萌芽，参与者寥寥。但增长轨迹镜像传统增材制造，早期采用者来自已在机械领域拥抱3D打印的航空航天、国防、研发部门。

航空航天和国防领跑，因需低批量、高复杂度零件，受益快速原型和严格安全。这些行业有专长和资源投资新制造能力。

如何看未来几年电子增材制造演进？

机械与电气设计边界正消融。主流CAD厂商——Autodesk、Solid Edge、SolidWorks——拓展至EDA领域，实现集成设计工作流。未来产品将无缝融合机械形态与电气功能，创造更智能、紧凑解决方案。

可穿戴和柔性设备诠释此趋势：随机械性能演进，嵌入电子也必须随之。物联网热潮进一步驱动电子集成进此前“哑”组件。

长远看，我们预期3D打印机处理整个生产链——制造终端零件、组装甚至美学特征——减少对分立机器需求。

近期，电子增材制造将持续快速成熟，受认知提升和快速原型交付的已证实价值驱动。几年内，我们预期电子大批量生产将成可行。

数十亿设备已含电子，拓展至食品包装、汽车、医疗植入等新领域将需更小、更复杂、更功能化组件。增材制造将为此演进赋能。

什么使Nano Dimension成此领域市场领导者？

区别于面向爱好者的制造商级打印机，Nano Dimension提供交钥匙企业级方案，覆盖设计到生产全工作流。DragonFly Pro是唯一商用系统能同步高分辨率打印功能金属和聚合物。

Nano Dimension与多垂直领域公司合作。能给出技术成资产的垂直领域和用例例子吗？

典型例子是航空航天国防，特别是天线开发。天线设计臭名昭著地难，需大量迭代达性能目标。与Harris Corporation合作，我们演示3D打印天线性能媲美传统制造，同时提供快速迭代和低模具成本。

天线是航空航天国防关键应用领域——低批量、高复杂度零件，增材制造大放异彩处。

大批量生产非当前焦点；增材制造在可靠性和设计灵活性至关重要的复杂、低批量组件利基领域脱颖而出。

防务公司需严格保密和有限供应商接触。我们内部原型能力满足这些要求，使增材制造成关键高价值组件自然选择。

设计3D打印电子有挑战吗？

常规平面PCB，我们软件与标准EDA工具无缝对接，让工程师继续用熟悉工作流。但设计非平面电子——如金字塔形板——因现有EDA软件缺乏三维走线支持而具挑战。

设计3D电子电路受限于缺乏支持非平面几何的EDA工具。机械CAD工具常被电气工程师误用以填补此缺口。

我们开发SolidWorks插件连接打印系统与机械CAD，西门子、达索系统等大厂商正研发集成电气-机械设计套件。

随硬件能力扩展，软件生态将逐步跟上，特别是需新设计范式的非平面设计。

就增材制造总体而言，行业仍面临哪些核心挑战？

一风险是增材制造可能面临第二波炒作。行业必须聚焦交付切实制造价值而非仅制造声势。

关键挑战含扩展材料选项——更强聚合物、更广可打印金属、功能介电质——及建立可追溯性、IP保护、质量保证行业标准。成功取决于将增材制造整合进现有生产线、证明其规模化可靠性。

对增材制造不会陷入第二波炒作有多大信心？

随大型经验丰富公司采用增加、清晰可证明ROI，我们乐观认为增材制造将成熟为可靠生产技术。

想采用增材制造但不知从何入手的公司，您有何建议？

从明确目标开始，为应用选合适材料机器组合。早期与服务商接触理解可用技术谱系。记住“增材制造”非单一技术；每种材料打印机提供独特能力，正确匹配取决于您特定需求。

最后，2019年Nano Dimension有何规划？

我们预期持续产品发布和3D打印电子更广市场采用，镜像甚至潜在超越机械增材制造见证的势头。

图片由Nano Dimension提供。了解更多Nano Dimension，请访问：https://www.nano-di.com/