在過去十多年中，混合3D打印系統獲得了飛速的發展，結合噴墨和擠出技術，基于粉末床和氣溶膠噴射打印已成功用于3D打印電子設備。針對目前國內業界的投資機構普遍關注的3D打印電子產品的技術發展到哪個階段了？國內有一些企業將3D打印技術應用于電子封裝領域，這些企業值得投資嗎？本期，我們將通過深入剖析3D打印電子產品的技術邏輯，與業界分享3D打印電子背后的價值判斷邏輯。

亞琛弗勞恩霍夫激光研究所3D打印感應器?德國亞琛Fraunhofer ILT

多材料的3D打印

更復雜、更集成

目前每一種技術的成熟程度是不一樣的，完全3D打印電子產品還處在科研及圓形制造的階段，在走向規模化生產的方向上，還需要效率、經濟型、產品質量一致性等多種關鍵因素的配合。根據IDTechEx最新的電子行業報告，這份報告評估了部分PCB被集成電設備取代，從而節省空間、減輕重量并降低制造復雜性的競爭技術。這種發展趨勢涵蓋了3D表面電子加工、模內電子(IME)和全3D打印電子設備的電子功能。

3D電子全景圖? 3D科學谷白皮書

3D電子技術是一種新興的方法，將電子元器件集成于目標對象表面或內部。雖然長期以來3D電子技術一直被用于在3D注塑物體表面添加天線和簡單的導電互連，但越來越多的復雜電路通過利用新技術被添加到由各種材料制成的表面上。此外，根據IDTechEx模內電子設備和3D打印電子設備可以將完整的電路集成到一個物體內，從而提供多種優勢，包括簡化制造和新穎的外形尺寸。

3D打印電子產? Research Gate

亞琛弗勞恩霍夫激光研究所3D打印感應器?德國亞琛Fraunhofer ILT

根據ACAM亞琛增材制造中心，3D打印-增材制造的發展趨勢朝向多維度的深化層面，當前的一大發展趨勢包括多材料發展趨勢，發揮3D打印實現復雜產品的優勢（包括幾何特征的復雜性，以及多材料結合的復雜性）是3D打印突破當前應用對經濟性要求的限制，向應用端深度延伸走向產業化的一條發展路徑。

3D表面電子加工

3D打印天線? Research Gate

目前3D打印天線的材料種類繁多，大致包括混合材料（金屬油墨與非導電材料的混合等等），陶瓷，金屬材料。3D打印在各種天線的制造中，有應用于便攜式通訊設備的，有應用于5G基站的，有應用于衛星接收裝置，有應用于航天器設備上的等等，在3D科學谷看來，3D打印在天線制造方面具有兩大技術邏輯：3D打印實現更復雜更精致的結構提升天線性能；3D打印實現輕量化、結構一體化的天線結構更節約材料與空間占用、更緊湊。

3D打印天線? 3D科學谷白皮書

3D表面加工方面，氣溶膠噴射3D打印技術和激光誘導前向轉移(LIFT)是其他新興的數字沉積技術，這兩種技術都提供了更高分辨率和各種材料的快速沉積。

氣溶膠3D打印? 3D科學谷白皮書

目前Optomec氣溶膠噴射3D打印技術正在走向上升的商業化發展階段，其中一家年銷售額超過200億美元的全球領先的電子系統和其他先進技術產品制造商已經購買了15臺Optomec的設備。而早期使用Optomec氣溶膠噴射3D打印技術的客戶已經將該技術應用到智能設備和微流控領域。使用該技術可以在無需添加支撐結構的情況下使用光聚合物等材料打印出微米級的高縱橫比以及擁有不規則形狀的3D結構。通過將這些3D結構直接噴印在天線、傳感器、半導體芯片、醫療設備或工業零部件等結構上，在一臺設備上即可制造出功能性3D電子組件。這種直接的數字方法優化了制造工藝，減少了生產步驟和材料用量，因此氣溶膠噴射3D微結構打印技術也是一種經濟的、綠色技術。

完全3D打印電子

根據IDTechEx，全3D打印電子產品的挑戰在于，制造過程從根本上說比通過注塑成型制造零件要慢得多，因為每一層都需要按順序沉積（雖然使用多個噴嘴可以加速打印過程）。此外，確保可靠性也是一項挑戰，因為嵌入式電子產品無法進行事后修復——當前的一種質量控制策略是使用圖像分析檢查每一層，并在下一層沉積之前進行修復。

模內電子

3D打印開辟了更多的電子產品制造方式，除了上述的模式，例如2019年，工程服務企業埃特博朗（Etteplan）與工業級3D打印企業EOS利用粉末床激光熔化3D打印技術開發了內部嵌入電子器件的金屬3D打印零件。埃特博朗表示已找到了實現這類零件批量化生產的方式。

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