Vítejte, dnes je
pátek
17.
květen
2024
Odborný časopis a portál zaměřený na vývoj a výrobu elektroniky 
Když přišla před lety izraelská firma Nano Dimension [1] se svým zařízením DragonFly pro 3D výrobu desek plošných spojů, nikde ho neprezentovala jako 3D tiskárnu. Místo toho vždy zmiňovala technologii AME čili Additive Manufacturing Electronics. Tento výraz je dnes již běžně používán k označení výroby elektronických sestav (DPS i některých součástek) postupným nanášením jednotlivých vrstev pomocí 3D tisku daného materiálu.
V čem se tedy liší výroba desek plošných spojů na tiskárně od technologie AME?
Tiskáren upravených pro účely DPS je dnes více a za přijatelnou cenu. Jako příklad lze uvést tiskárnu V-One od kanadské firmy Voltera [2], jejíž cena začíná okolo 130 tisíc Kč. Taková malá tiskárna umí natisknout plošné spoje, ale navíc také nanést pájecí pastu, osadit SMD součástky, připájet je metodou reflow, případně i vyvrtat otvory. V tomto případě ale nanáší tiskárna vodivý inkoust pro plošné spoje na horní stranu předem připravené podložky dielektrického materiálu, například FR4, ale třeba i na oděvní látku.
Naproti tomu technologie AME používá pro tisk nejen vodivý inkoust, ale také dielektrický, a tiskárna si tak podložku tiskne sama vrstvu po vrstvě. Tím je možné při tisku jednotlivých vrstev podložky vytvořit postupně otvory a stejně tak na ně tisknout vodivé spoje či plochy, čímž vznikne vícevrstvá deska. Tiskem vodivých ploch uvnitř podložky lze také vytvořit embedded součástky, jako jsou rezistory, kondenzátory, senzory, planární transformátory atd. Tiskem jednotlivých vrstev vodivých bodů nad sebou vznikají vertikální spoje, které nahradí prokovené otvory u klasických desek. Je to technika souběžného tisku dielektrického i vodivého inkoustu ve 3D, která umožňuje zhotovit kompaktní vícevrstvou desku včetně zabudovaných součástek, bez potřeby prokovených otvorů. Vytvořená podložka, a tím i celá deska, může mít libovolný půdorys, navíc s nejednotnou tloušťkou.
Technologie AME nachází uplatnění zejména při rychlé výrobě prototypů. To má hned několik výhod – vyrábí se pouze na jednom výrobním zařízení (3D tiskárna), výroba je čistá bez použití chemikálií a duševní vlastnictví k danému produktu „zůstává doma”. Tento způsob výroby navíc nabízí nové možnosti při vývoji produktu, a tak nachází uplatnění například při vývoji filtrů či antén pro 5G.
Zatímco tiskáren určených pro potisk podložky s plošnými spoji je více, zařízení pro AME výrobu 3D tiskem je snad pouze jediné. Je to dáno náročností potřebné tiskárny i vhodných inkoustů. Prvenství si i po letech drží firma Nano Dimension se svojí tiskárnou DragonFly, dnes už v průmyslovém provedení DragonFly IV [3]. V tomto případě se nejedná o žádnou stolní tiskárnu, ale zařízení o rozměrech 1,4 x 0,8 x 1,8 metrů a hmotnosti přes půl tuny, jehož cena se pohybuje v řádech milionů korun. DragonFly tiskne desku kvalitně a velmi přesně. Firma Nano Dimension současně také vyvíjí a dodává vhodné inkousty, což je jistě konkurenční výhoda.
Obr. 1 Voltera V-One
Americká společnost BotFactory [5] nabízí malou 3D tiskárnu SV2, která podle dostupných informací zhotovuje desky obdobnou technikou jako AME, když umožňuje tisk dielektrickým i vodivým inkoustem pro vytvoření vícevrstvých desek, včetně ohebných. Výrobce tiskárny však termín AME v jejím popisu nepoužívá, takže pravděpodobně uplatňuje jiné postupy výroby. Podobně jako tiskárna Voltera V-One i tato stolní tiskárna v ceně kolem 400 tisíc Kč může nanášet pájecí pastu, osadit SMD součástky a připájet je přetavením na vyhřívané podkladové desce.
Obr. 2 Částečně průhledná DPS s anténou vyrobená technologií AME (zdroj: Nano Dimension)
Pochopitelně že AME výroba elektroniky vyžaduje nové přístupy k návrhu produktu a nepochybně i jisté zkušenosti s 3D tiskem vodivých a dielektrických materiálů. To byl zřejmě také důvod pro vytvoření online platformy J.A.M.E.S [6] pro zájemce o 3D tisk elektroniky. Na této platformě mohou jednotlivci i firmy sdílet nejnovější trendy, novinky a zkušenosti s 3D tištěnou elektronikou i AME. Není náhodou, že za touto platformou stojí právě společnost Nano Dimension a jeden z uživatelů jejího zařízení DragonFly, německá firma Hensoldt zabývající se vojenskou technikou.
Podrobnější informace o AME výrobě lze získat například v publikaci “A brief introduction to AME“, která je volně ke stažení na stránkách firmy Nano Dimension [7].
Odkazy
[1] www.nano-di.com
[3] www.nano-di.com/dragonfly-iv
[4] https://3dprintingindustry.com/news/voxel8-unleashes-electronics-3d-printer-ces-world-39060/
[6] www.j-ames.com
[7] www.nano-di.com/resources/ebook/brief-introduction-additively-manufactured-electronics
