3D打印提高電子硬件開發(fā)的靈活性

魔猴君  行業(yè)資訊   1826天前

電子器件及硬件研發(fā)通常而言是一個(gè)比較耗時(shí)的過程。對(duì)相比比軟件開發(fā)，電子方面的研發(fā)趨向于需要更多的預(yù)先投資及面臨經(jīng)濟(jì)風(fēng)險(xiǎn)，且這種經(jīng)濟(jì)風(fēng)險(xiǎn)很有可能在整個(gè)項(xiàng)目周期會(huì)增大。在一個(gè)新產(chǎn)品上做出一些改變所帶來的花費(fèi)涉及范圍很廣，并且這些花費(fèi)會(huì)經(jīng)常隨著研發(fā)過程的推進(jìn)而增加。工業(yè)領(lǐng)域的目標(biāo)始終是在原型件階段能夠讓新設(shè)計(jì)完美展現(xiàn)。

應(yīng)對(duì)硬件研發(fā)的這些風(fēng)險(xiǎn)，越來越多的設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)正在采用靈活的硬件研發(fā)流程來開發(fā)新的電子產(chǎn)品。這些靈活的產(chǎn)品研發(fā)流程正在融入于設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，因?yàn)檫@些方式正在使設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)變得更容易適應(yīng)產(chǎn)品的變化或者客戶的需求。由于手板、測(cè)試及基于測(cè)試結(jié)果的重新設(shè)計(jì)是硬件設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的基本部分，理解原型設(shè)計(jì)各個(gè)環(huán)節(jié)的角色變得非常重要。

靈活的硬件研發(fā)適應(yīng)靈活的軟件實(shí)踐可以減少研發(fā)成本和時(shí)間

原型設(shè)計(jì)對(duì)于不同設(shè)計(jì)結(jié)果測(cè)試的有效性是非常重要的，并且重新設(shè)計(jì)的優(yōu)化變量及更復(fù)雜的產(chǎn)品需要一系列的模擬和實(shí)驗(yàn)測(cè)試其功能性。模擬及測(cè)試反饋至產(chǎn)品的改變及設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的多次重新設(shè)計(jì)代表了靈活硬件開發(fā)核心的迭代系統(tǒng)。對(duì)于PCB板原型設(shè)計(jì)采用3D打印可以使硬件研發(fā)過程在減少或者消除經(jīng)濟(jì)風(fēng)險(xiǎn)的同時(shí)得到真正的迭代。

它可以幫助應(yīng)對(duì)硬件研發(fā)中的風(fēng)險(xiǎn)

由于電子器件研發(fā)所涉及的投資及經(jīng)濟(jì)風(fēng)險(xiǎn)，電子設(shè)計(jì)者們已經(jīng)成為風(fēng)險(xiǎn)規(guī)避者，這樣將會(huì)阻礙創(chuàng)新及引起工程師和產(chǎn)品設(shè)計(jì)者之間在設(shè)計(jì)理念方面變得非常保守。由于眾多復(fù)雜的產(chǎn)品，他們傾向依賴繁重的仿真分析去設(shè)計(jì)心得產(chǎn)品，而測(cè)試結(jié)果僅僅通過很少數(shù)量的原型件測(cè)試獲得。由于原型階段所涉及的成本和時(shí)間、重新設(shè)計(jì)的成本，一個(gè)設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)很難承受任何錯(cuò)誤以及糾錯(cuò)的時(shí)間。

結(jié)果是，設(shè)計(jì)者變得非常不愿意去構(gòu)建一些復(fù)雜創(chuàng)新性的產(chǎn)品。他們被禁錮在傳統(tǒng)線性研發(fā)設(shè)計(jì)來適應(yīng)傳統(tǒng)的PCB生產(chǎn)。傳統(tǒng)的PCB生產(chǎn)流程在設(shè)計(jì)自由度方面設(shè)置了太多約束，限制了測(cè)試數(shù)量以及重新設(shè)計(jì)不能超出預(yù)算成本。這些扼殺了設(shè)計(jì)者在新產(chǎn)品中使用升級(jí)器件的創(chuàng)新點(diǎn)。

越來越多復(fù)雜產(chǎn)品需要在產(chǎn)品的研發(fā)階段進(jìn)行設(shè)計(jì)、模型構(gòu)建和測(cè)試的重復(fù)迭代。這些設(shè)計(jì)、構(gòu)建和測(cè)試迭代是靈活的軟件和硬件開發(fā)的核心。每次迭代允許一個(gè)產(chǎn)品研發(fā)團(tuán)隊(duì)在早期的設(shè)計(jì)過程中去確認(rèn)和適應(yīng)重要的設(shè)計(jì)改變。任何PCB設(shè)計(jì)者知道早些確認(rèn)這些需求變化可以額外減少產(chǎn)品重新設(shè)計(jì)的范圍，這樣可以減少整個(gè)研發(fā)時(shí)間和成本。

一個(gè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)必須能夠適應(yīng)研發(fā)過程總的變化。在硬件開發(fā)流程中的設(shè)計(jì)、測(cè)試及構(gòu)建迭代可以在最終產(chǎn)品設(shè)計(jì)前使得這些改變被確認(rèn)和執(zhí)行。設(shè)計(jì)需求變化前所構(gòu)建的模型都是浮在表面的，因?yàn)榭蛻粜枨蟮碾S時(shí)會(huì)變、器件缺陷及仿真結(jié)果等原因。類似的，一些需求設(shè)計(jì)改變只有經(jīng)過最終原理樣件的測(cè)試才會(huì)變得顯著。

應(yīng)用3D打印系統(tǒng)制造原型件可以允許你在不同的迭代下去測(cè)試原理樣件的功能性，而加工成本和交付時(shí)間是確定的。當(dāng)你的設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)已經(jīng)獲得了一個(gè)PCB的3D打印系統(tǒng)，你可以在PCB設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中的多點(diǎn)中用固定的時(shí)間創(chuàng)建一個(gè)復(fù)雜PCB板的單獨(dú)樣件。這樣允許設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)在前期設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)以最低成本去頻繁檢查設(shè)計(jì)的功能性?？偟膩碚f研發(fā)循環(huán)的速度，給設(shè)計(jì)者們?cè)?/span>PCB板設(shè)計(jì)交互連接結(jié)構(gòu)、器件嵌裝和基板幾何形狀方面帶來了很大的自由度。

靈活的硬件開發(fā)過程的設(shè)計(jì)、模型構(gòu)建和測(cè)試

當(dāng)你可以用固定的成本結(jié)構(gòu)和交付時(shí)間制作原型件，就可以減少很多傳統(tǒng)工藝生產(chǎn)原型件所涉及的風(fēng)險(xiǎn)。其中一個(gè)益處是可以很快測(cè)試原型件。這樣可以很快讓設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)得到設(shè)計(jì)反饋以提升功能性，滿足客戶需求。由于采用3D打印的生產(chǎn)時(shí)間是和器件復(fù)雜性不相關(guān)的，你可以在設(shè)計(jì)沖刺階段快速重復(fù)生產(chǎn)和測(cè)試原型。

作為硬件開發(fā)環(huán)節(jié)，采用3D打印系統(tǒng)在幾個(gè)小時(shí)內(nèi)打印這些板子或者更加復(fù)雜的產(chǎn)品

在每個(gè)產(chǎn)品快速開發(fā)過程中，一個(gè)靈活的硬件研發(fā)團(tuán)隊(duì)可以確定合適的時(shí)間來生產(chǎn)和測(cè)試原型件評(píng)估設(shè)計(jì)功能性。3D打印可以讓你制造復(fù)雜的器件，如幾個(gè)小時(shí)制造PCB板而不是幾天。建議的設(shè)計(jì)改動(dòng)可以很快通過測(cè)試進(jìn)行評(píng)估。這種方法可以確認(rèn)仿真分析結(jié)果的正確性，并且可以幫助嵌裝系統(tǒng)設(shè)計(jì)者確認(rèn)修改軟件bug。

靈活的硬件開發(fā)過程中的設(shè)計(jì)、模型構(gòu)建和測(cè)試迭代，應(yīng)用3D打印系統(tǒng)不僅僅限制在打印PCB板方面。特殊結(jié)構(gòu)功能器件，像打印的天線、嵌裝器件、非正交的層間互聯(lián)、非平面基板，這些都可以在設(shè)計(jì)階段進(jìn)行多次迭代檢驗(yàn)優(yōu)化設(shè)計(jì)。這種靈活的硬件開發(fā)的工作流程為設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)在創(chuàng)新和提升產(chǎn)品質(zhì)量方面提供了一個(gè)兼顧成本及效率的方式。

增材技術(shù)優(yōu)化原型設(shè)計(jì)

如果你考慮生產(chǎn)應(yīng)用3D打印系統(tǒng)新的全尺寸產(chǎn)品，這樣采用3D打印系統(tǒng)制造手辦模型就在情理之中。你的原型件和最終產(chǎn)品會(huì)非常相似，這樣會(huì)讓你更直觀的理解到影響PCB板功能的設(shè)計(jì)因素。 類似地，你可以保證你的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)全尺寸制造，最終增加產(chǎn)量。 原型設(shè)計(jì)是靈活的硬件研發(fā)中不可或缺的部分。應(yīng)用3D打印系統(tǒng)可以允許你以固定的成本、可預(yù)測(cè)的交付時(shí)間及同最終產(chǎn)品基本一致地生產(chǎn)手板。

小編認(rèn)為增材方式制造電子產(chǎn)品的優(yōu)勢(shì)未來會(huì)同目前市場(chǎng)上金屬、塑料等打印方式一樣融入在產(chǎn)品設(shè)計(jì)開發(fā)的前期階段。PCB3D打印方面需要考慮的與傳統(tǒng)制造在制造流程中的銜接，需要尋找傳統(tǒng)制造難以解決或者加工難度大的板材，未來可能更趨向于創(chuàng)新功能型構(gòu)件的開發(fā)，如3D天線、3D-MID、三維電子互聯(lián)結(jié)構(gòu)等等。而這些器件的應(yīng)用需要嘗試采用新的設(shè)計(jì)方法進(jìn)行驗(yàn)證，期待官方在特定方面能夠發(fā)布些指導(dǎo)性設(shè)計(jì)原則。

來源：中國3D打印網(wǎng)