3D打印提高電子硬件開發(fā)的靈活性
魔猴君 行業(yè)資訊 1893天前
電子器件及硬件研發(fā)通常而言是一個比較耗時的過程。對相比比軟件開發(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)濟風(fēng)險，且這種經(jīng)濟風(fēng)險很有可能在整個項目周期會增大。在一個新產(chǎn)品上做出一些改變所帶來的花費涉及范圍很廣，并且這些花費會經(jīng)常隨著研發(fā)過程的推進而增加。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)計完美展現(xiàn)。
應(yīng)對硬件研發(fā)的這些風(fēng)險，越來越多的設(shè)計團隊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)計環(huán)節(jié)，因為這些方式正在使設(shè)計團隊變得更容易適應(yīng)產(chǎn)品的變化或者客戶的需求。由于手板、測試及基于測試結(jié)果的重新設(shè)計是硬件設(shè)計環(huán)節(jié)的基本部分，理解原型設(shè)計各個環(huán)節(jié)的角色變得非常重要。
靈活的硬件研發(fā)適應(yīng)靈活的軟件實踐可以減少研發(fā)成本和時間
原型設(shè)計對于不同設(shè)計結(jié)果測試的有效性是非常重要的，并且重新設(shè)計的優(yōu)化變量及更復(fù)雜的產(chǎn)品需要一系列的模擬和實驗測試其功能性。模擬及測試反饋至產(chǎn)品的改變及設(shè)計環(huán)節(jié)的多次重新設(shè)計代表了靈活硬件開發(fā)核心的迭代系統(tǒng)。對于PCB板原型設(shè)計采用3D打印可以使硬件研發(fā)過程在減少或者消除經(jīng)濟風(fēng)險的同時得到真正的迭代。
它可以幫助應(yīng)對硬件研發(fā)中的風(fēng)險
由于電子器件研發(fā)所涉及的投資及經(jīng)濟風(fēng)險，電子設(shè)計者們已經(jīng)成為風(fēng)險規(guī)避者，這樣將會阻礙創(chuàng)新及引起工程師和產(chǎn)品設(shè)計者之間在設(shè)計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)計心得產(chǎn)品，而測試結(jié)果僅僅通過很少數(shù)量的原型件測試獲得。由于原型階段所涉及的成本和時間、重新設(shè)計的成本，一個設(shè)計團隊很難承受任何錯誤以及糾錯的時間。
結(jié)果是，設(shè)計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)計自由度方面設(shè)置了太多約束，限制了測試數(shù)量以及重新設(shè)計不能超出預(yù)算成本。這些扼殺了設(shè)計者在新產(chǎn)品中使用升級器件的創(chuàng)新點。
越來越多復(fù)雜產(chǎn)品需要在產(chǎn)品的研發(fā)階段進行設(shè)計、模型構(gòu)建和測試的重復(fù)迭代。這些設(shè)計、構(gòu)建和測試迭代是靈活的軟件和硬件開發(fā)的核心。每次迭代允許一個產(chǎn)品研發(fā)團隊在早期的設(shè)計過程中去確認和適應(yīng)重要的設(shè)計改變。任何PCB設(shè)計者知道早些確認這些需求變化可以額外減少產(chǎn)品重新設(shè)計的范圍，這樣可以減少整個研發(fā)時間和成本。
一個產(chǎn)品設(shè)計團隊必須能夠適應(yīng)研發(fā)過程總的變化。在硬件開發(fā)流程中的設(shè)計、測試及構(gòu)建迭代可以在最終產(chǎn)品設(shè)計前使得這些改變被確認和執(zhí)行。設(shè)計需求變化前所構(gòu)建的模型都是浮在表面的，因為客戶需求的隨時會變、器件缺陷及仿真結(jié)果等原因。類似的，一些需求設(shè)計改變只有經(jīng)過最終原理樣件的測試才會變得顯著。
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試原理樣件的功能性，而加工成本和交付時間是確定的。當(dāng)你的設(shè)計團隊已經(jīng)獲得了一個PCB的3D打印系統(tǒng)，你可以在PCB設(shè)計環(huán)節(jié)中的多點中用固定的時間創(chuàng)建一個復(fù)雜PCB板的單獨樣件。這樣允許設(shè)計團隊在前期設(shè)計環(huán)節(jié)以最低成本去頻繁檢查設(shè)計的功能性。總的來說研發(fā)循環(huán)的速度，給設(shè)計者們在PCB板設(shè)計交互連接結(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、模型構(gòu)建和測試
當(dāng)你可以用固定的成本結(jié)構(gòu)和交付時間制作原型件，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。其中一個益處是可以很快測試原型件。這樣可以很快讓設(shè)計團隊得到設(shè)計反饋以提升功能性，滿足客戶需求。由于采用3D打印的生產(chǎn)時間是和器件復(fù)雜性不相關(guān)的，你可以在設(shè)計沖刺階段快速重復(fù)生產(chǎn)和測試原型。
作為硬件開發(fā)環(huán)節(jié)，采用3D打印系統(tǒng)在幾個小時內(nèi)打印這些板子或者更加復(fù)雜的產(chǎn)品
在每個產(chǎn)品快速開發(fā)過程中，一個靈活的硬件研發(fā)團隊可以確定合適的時間來生產(chǎn)和測試原型件評估設(shè)計功能性。3D打印可以讓你制造復(fù)雜的器件，如幾個小時制造PCB板而不是幾天。建議的設(shè)計改動可以很快通過測試進行評估。這種方法可以確認仿真分析結(jié)果的正確性，并且可以幫助嵌裝系統(tǒng)設(shè)計者確認修改軟件bug。
靈活的硬件開發(fā)過程中的設(shè)計、模型構(gòu)建和測試迭代，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)計階段進行多次迭代檢驗優(yōu)化設(shè)計。這種靈活的硬件開發(fā)的工作流程為設(shè)計團隊在創(chuàng)新和提升產(chǎn)品質(zhì)量方面提供了一個兼顧成本及效率的方式。
增材技術(shù)優(yōu)化原型設(shè)計
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)品會非常相似，這樣會讓你更直觀的理解到影響PCB板功能的設(shè)計因素。 類似地，你可以保證你的設(shè)計實現(xiàn)全尺寸制造，最終增加產(chǎn)量。 原型設(shè)計是靈活的硬件研發(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)測的交付時間及同最終產(chǎn)品基本一致地生產(chǎn)手板。
小編認為增材方式制造電子產(chǎn)品的優(yōu)勢未來會同目前市場上金屬、塑料等打印方式一樣融入在產(chǎn)品設(shè)計開發(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)計方法進行驗證，期待官方在特定方面能夠發(fā)布些指導(dǎo)性設(shè)計原則。
