Технология PCBA - О 3D-печати и аддитивном производстве в PCBA

Ниже приводится введение в 3D-печать и аддитивное производство в PCBA

Вопреки распространенному мнению, 3D-печать и аддитивное производство - это не одно и то же, но для удобства их можно использовать как взаимозаменяемые понятия. Согласно стандарту ASTM F2792-12A «Стандартная терминология для технологии аддитивного производства», 3D-печать - это «изготовление объектов путем нанесения материалов с помощью печатающих головок, сопел или других технологий печатных принтеров».

Процесс начинается с создания чертежа 3D-модели, выполненного в любом стандартном программном обеспечении CAD. Затем файл 3D-модели конвертируется в формат файла стереолитографии с помощью собственной программы или стороннего конвертера. Некоторые типографии используют функцию конвертирования файлов в составе своего программного пакета. Затем файл преобразуется в язык, понятный gcode или принтерам, по сути, создавая файл в виде поперечного среза детали. Этот этап обычно называется «нарезкой».

После того как чертеж нарезан, принтер может приступить к печати. Практически для всех 3D-принтеров вышеописанный процесс одинаков, а основное отличие заключается в самом процессе печати. В принтере для плавкого производства, после того как 3D-чертеж нарезан, принтер может начать печать. Основными компонентами принтера являются печатный стол, экструдер, горячий конец и материалы. Материалом для этой техники обычно служит нить на катушке. Эта нить подается в экструдер, который с помощью крутящего момента и экструзии контролирует скорость подачи нити на горячий конец. Когда нить оказывается на горячем конце, она нагревается и плавится.

Расплавленный материал выдавливается из горячего конца экструдером, который выдавливает еще больше материала сверху. Горячий конец обычно изготавливается из алюминия, и расплавленный материал наносится на плиту построения в соответствии с шаблоном, заданным программным обеспечением. Когда материал наносится горячим концом, пластина перемещается по осям X, Y или Z в зависимости от требований к печатаемой детали. В некоторых принтерах формная пластина остается неподвижной, а горячий конец перемещается в декартовой плоскости для создания отпечатка. Этот процесс описывает производство плавких элементов (FFF), которое является одной из технологий, используемых компанией в настоящее время.

В настоящее время плавкое производство используется в основном для пластиковых материалов. Если требуется печать на металле, то для печати металлических деталей используется прямое лазерное спекание металла. Процесс создания трехмерной модели для принтеров прямого лазерного спекания металла описан выше, однако процесс печати существенно отличается. Из-за наличия высококачественных компонентов и вспомогательных процессов, необходимых для обеспечения эффективной работы машины и качества печати, принтеры для печати по металлу обычно занимают большую площадь. Основными компонентами металлических принтеров являются производственные пластины, машины для нанесения покрытий, лазеры и порошки.

Перед печатью металлических деталей камера сборки заполняется инертным газом, обычно аргоном. Это необходимо для того, чтобы в процессе печати не произошло окисление. Пластина построения и лезвие ракеля, на котором находится порошок, должны быть выровнены. Это можно сделать вручную, но большинство принтеров могут быть автоматически откалиброваны для выравнивания перед началом печати. После того как детали выровнены, можно приступать к печати. Лазер будет спекать порошок в геометрии поперечного сечения детали. Как только спекание этого слоя будет завершено, лезвие дозатора, расположенное сбоку от области сборки, переместится на спеченный слой и покроет его сверху новым слоем порошка.

Слой порошка, нанесенный на спеченный слой, очень важен для целостности и качества печатной продукции. Если порошка слишком много, лазер не сможет спечь нижний и верхний слои вместе. Если порошка слишком мало, лазер может спечь уже спеченный порошок, что приведет к разной высоте слоя при печати печатных плат. Равномерное распределение порошка и правильное количество порошка в настоящее время являются ключевыми областями, которые влияют на повторное нанесение порошка на поверхность. Слои порошка будут повторно покрываться и спекаться лазером до тех пор, пока не будет завершено изготовление детали печатные платы.