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Impression 3D de l'électronique :
Transformer l'industrie électronique grâce à la fabrication additive
Accélérer l'innovation est toujours plus facile avec les bons outils. La fabrication additive révolutionne déjà diverses industries, du secteur automobile au domaine médical.
- Liberté de conception
La production de composants électroniques peut désormais être pensée en termes de conception 3D et non plus seulement 2D, avec de nouvelles façons d'empiler les circuits. Cela ouvre de nouvelles possibilités de conception pour l'électronique, qui sont nouvelles à explorer ! La personnalisation devient un atout majeur lors de l'utilisation de la fabrication additive pour la création de vos produits : vous pouvez créer des pièces parfaitement adaptées à une carte de circuit imprimé ou à tout appareil électronique. L'impression 3D peut être utilisée pour créer des boîtiers électroniques, des étuis pour clés USB et des claviers personnalisés, par exemple.
L'utilisation de la fabrication additive vous offre également une flexibilité dans la création de votre design. Plus qu'un appareil parfaitement adapté, vous pouvez également élaborer des géométries complexes impossibles à réaliser avec d'autres techniques de fabrication traditionnelles. Avec l'impression 3D, vous pouvez également tirer parti de pièces qui ne nécessitent aucun processus d'assemblage !
1. Prototypage en interne
Dans un secteur aussi compétitif que celui de l'électronique, la demande de dispositifs plus petits et plus fins - des circuits électroniques aux fonctionnalités améliorées - est inévitable. Cependant, le développement d'un prototype de circuit imprimé (PCB) - le cœur de tout appareil électronique - et d'autres pièces électroniques est souvent difficile, et cette tâche est très souvent externalisée. Il en résulte généralement 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 faire en interne, ce qui permet aux fabricants d'électronique de réduire les dépenses d'approvisionnement tout en éliminant toute crainte de violation de la propriété intellectuelle.
2. Une mise sur le marché plus rapide
La production de prototypes en interne peut créer des gains d'efficacité pendant la phase de conception du produit. L'impression 3D permet une rotation 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 parviennent à une fabrication plus souple.
3. Flexibilité de la conception
L'impression 3D offre la possibilité de concevoir des formes et des composants complexes. Par exemple, les circuits multicouches peuvent désormais être imprimés en 3D sur des surfaces non planes et flexibles, ce qui ne serait pas possible avec les techniques de fabrication traditionnelles. L'impression 3D permet également aux ingénieurs de concevoir en fonction de la fonctionnalité plutôt que de la fabricabilité, ce qui signifie que des structures complexes avec de l'électronique intégrée, des capteurs encapsulés et des antennes peuvent être plus facilement produites.
4. Personnalisation
L'impression 3D élargit les possibilités de fabrication de produits électroniques personnalisés. Des ingénieurs de l'université du Minnesota, par exemple, étudient le potentiel des capteurs personnalisés imprimés en 3D directement sur la peau. Bien que la personnalisation de pièces électromécaniques par impression 3D n'en soit qu'à ses débuts, l'électronique grand public personnalisée est déjà une réalité. L'impression 3D peut être utilisée pour créer des boîtiers électroniques, des étuis pour clés USB et des claviers personnalisés.
5. Une chaîne d'approvisionnement simplifiée
Les fabricants qui choisissent d'internaliser leur production d'électronique en utilisant l'impression 3D pourraient avoir un impact significatif sur la chaîne d'approvisionnement. La fabrication en interne présente l'avantage de simplifier, voire de réduire, l'externalisation, ce qui réduit les coûts associés à la livraison et à l'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.
Ce que l'on appelle "décharge électrostatique" (ESD) est le flux d'électricité entre deux pièces chargées électriquement, provoqué par un contact. L'électricité statique est souvent à l'origine de l'ESD par un processus connu sous le nom de tribocharge. Cette électricité statique peut se produire lorsque des surfaces se frottent l'une contre l'autre, ce qui entraîne un excès d'électrons sur une surface et un déficit sur l'autre. L'ESD se produit lorsque des objets chargés différemment sont rapprochés ou lorsque le diélectrique qui les sépare se rompt, créant souvent une étincelle visible. Les décharges électrostatiques constituent un véritable problème et peuvent endommager les composants électroniques sensibles. Elles peuvent également entraîner l'altération des supports magnétiques et déclencher des incendies, des explosions dans des environnements inflammables ! Les décharges électrostatiques sont une préoccupation majeure pour l'industrie électronique, et être capable de fabriquer des pièces sûres contre les décharges électrostatiques est un réel avantage pour éviter tout problème.
L'impression 3D et l'électronique peuvent sembler être encore une nouveauté, mais cette technologie est sur le point d'apporter d'énormes changements au secteur. Alors que la technologie est encore principalement utilisée comme outil de prototypage, les avantages de l'impression 3D - délais de mise sur le marché plus courts, plus grande liberté de conception et de personnalisation - peuvent être exploités par l'industrie électronique.
L'impression 3D de l'électronique implique généralement l'utilisation de la technologie de projection de matériaux. Grâce à ce procédé, des encres conductrices et isolantes sont projetées sur la surface d'impression en lignes aussi fines que quelques microns. La lumière UV est ensuite appliquée pour solidifier les encres.
Une caractéristique notable de la projection de matériaux est qu'elle facilite l'impression 3D multi-matériaux. Pour l'industrie électronique, cela signifie que les circuits fonctionnels et les boîtiers peuvent être fabriqués simultanément dans un seul processus d'impression, ce qui simplifie considérablement le processus d'assemblage.