3D 打印电子器件的高光时刻已经到来：用 3D 打印电子器件减缓供应链风险

来源：Digi-Key
作者：Hailey Lynne McKeefry

将增材制造技术（俗称 3D 打印）用于打印电子元器件已经有相当一段时间了，但成本、速度和缺乏基础设施支持等因素在很大程度上使其沦为了诸如维护和修理 (MRO) 售后市场等一些不错的应用。然而现在，电子行业的 3D 打印市场正在爆发增长，因为通过 3D 打印零件来支持制造和消除供应链波动已真正地成为可能。

相比传统制造方法，3D 打印能够使用较少材料生产复杂的（功能性）形状。此外，3D 打印企业组织正在提供更多的材料（从坚固的塑料到金属）、更好的打印技术和创新的交付方法。现在，3D 打印的潜在市场既广泛又深入，涵盖消费、汽车、航空航天、医疗/牙科等众多领域。

不断增长的市场

虽然评估结果千差万别，但分析界一致认为，3D 打印电子器件市场将是一个将迅速增长的市场。例如，DataM Intelligence 在 2021 年 7 月预测，2019 年至 2021 年的年增长率接近 40%1（图 1）。


图 1：3D 打印技术可以帮助电子制造商解决产品生命周期短和上市时间长的问题；还可以满足消费者对产品更加定制化的渴望。（图片来源：DataM Intelligence）

同时，SmarTech 分析公司估计，与 2020 年同期相比，2021 年增材制造硬件、材料、软件和外包服务的销售额增加 18%（达到 106 亿美元）。3D 金属打印市场增长 16%，达到 39 亿美元，而聚合物市场增长 13%，达到 59 亿美元。2

SmarTech Analysis 执行副总裁 Scott Dunham 说：“在考虑 3D 打印市场数据时，清晰度和背景是极其重要的。我们的最大数字只包含了增材制造硬件、材料、软件和外包服务。”这些数字不包括增材制造生产中使用的辅助设备或出售机器的服务合同收入。他补充说“即使没有这些外围市场，3D 打印行业的核心市场数据也非常一致地支撑着这一历史性上升趋势”。


图 2：根据 SmarTech 提供的数据，增材制造到 2030 年的市场总额可能会增长到 508 亿美元。（图片来源：SmarTech）

实际制造中 3D 技术

3D 打印零件的好处众多。当供应链造成的挑战和短缺成为人们关注的焦点时，3D 打印技术将供应链置于制造点上，从而提高了供应链的灵活性和弹性。甚至还有一个可持续发展观点：除了减少库存成本和运输时间外，还可以减少与运输有关的排放。

汽车行业已经开始走这条路了。去年夏天，大众汽车公司宣布在汽车生产中使用 3D 打印机。3 在该公司位于德国沃尔夫斯堡的主工厂中，正在使用一种被称为粘合剂喷射的工艺来制造零部件。该公司是这样解释的：传统的 3D 打印技术使用激光从金属粉末中逐层制造部件，而粘合剂喷射工艺则使用的是粘合剂。然后对采用此工艺的金属部件进行加热和塑形。使用粘结剂喷射组件可以降低成本，提高生产率——而且组件的重量只有钢片的一半。


图 3：在位于沃尔夫斯堡的高科技 3D 打印中心，两名大众汽车公司的员工在专用打印机的原型设备前检查使用粘合剂喷射工艺生产的汽车结构件的质量。（图片来源：Volkswagen）

与此同时，3D 打印供应商在如何以智能方式利用 3D 打印技术方面变得充满智慧。例如，Roboze 是一家开发针对高强度垂直市场的超级聚合物和复合材料的 3D 打印技术公司 ，正在努力创建一个 3D 零件网络；拥有 3D 打印机的制造商可在其不使用 3D 打印机时，让当地没有这类设备的公司来使用。虽然这种做法刚刚起步，但这种打破常规的双赢思维触动了我，这种思维定将 3D 打印的市场增长推向更高的水平。

今天的 3D 打印（增材制造）技术正在实现精确的、可重复的结果，甚至满足诸如航空航天和国防等高性能应用的要求。此外，批量打印的可能性越来越大，关于如何最好地利用现有 3D 打印工具的新思维正在提升其减缓供应波动并支持可持续性努力的潜在能力。

这方面的典型例子是，Digi-Key Electronics 目前采用多样化文件格式以多种技术和材料向其客户群提供 3D 打印服务。