3D打印技術(shù)的出現(xiàn)
打開任何電子設(shè)備，你就會(huì)看到里面有電路板、元件和電線。將這些東西組裝成像手機(jī)這樣的產(chǎn)品，這可能是一個(gè)令人感覺乏味且勞動(dòng)量密集的過程，這項(xiàng)任務(wù)通常會(huì)分包給勞動(dòng)力低廉的國家。現(xiàn)在，3D打印電子產(chǎn)品的新技術(shù)已經(jīng)出現(xiàn)。這使得人們有可能將電路和元件打印到產(chǎn)品零部件中，例如手機(jī)的外殼。這有可能革新電子產(chǎn)品制造的方式。
打印電子產(chǎn)品并不是什么新鮮事。屏幕打印、平板印刷、噴墨打印以及其他打印方法很久以來就一直被用于生產(chǎn)電路板和元件。但是，這些技術(shù)正在飛速地發(fā)展，現(xiàn)在能將電子產(chǎn)品打印到更多的平面上。在最新的發(fā)展中，電子產(chǎn)品打印技術(shù)結(jié)合了“累積制造”（additive manufacturing）技術(shù)，即利用著名的3D打印機(jī)來制造實(shí)物，一次打印一層。
打印電子產(chǎn)品需要具有電子屬性的“墨粉”，因?yàn)樗軌虺洚?dāng)導(dǎo)體、電阻或半導(dǎo)體。這些墨粉的用途越來越廣。美國公司施樂就在開發(fā)這樣的墨粉，該公司負(fù)責(zé)生產(chǎn)辦公設(shè)備和商用打印機(jī)。它在加拿大的研究中心已開發(fā)出了一種銀墨，能用來將電路直接打印到像塑料或紡織品這樣的材料上。
相對(duì)于常用于電路中的銅來說，銀是更好的導(dǎo)體。但是，銀的打印成本很高，而且很復(fù)雜。它的熔點(diǎn)在962°C。然而，施樂將金屬銀制成了大小僅有5納米（10億分之一米）的銀墨，而銀墨的熔點(diǎn)不到140°C。這就讓它能用噴墨打印機(jī)和其他打印機(jī)進(jìn)行打印，而且成本還相對(duì)較低，實(shí)驗(yàn)室研究部的主任保羅-史密斯（Paul Smith）說。這個(gè)過程僅需要極少量的銀，而且不會(huì)有什么浪費(fèi)，與化學(xué)腐蝕加工不同。
各種應(yīng)用剛剛興起
施樂位于美國加利福尼亞州帕羅奧圖市的PARC研究中心，正在開發(fā)各種新的方法來使用這樣的墨粉。這些方法能夠?yàn)椴煌脑蛴‰娐罚ㄈ嵝燥@示屏、傳感器和射頻防盜標(biāo)簽天線。PARC研究中心打印電子產(chǎn)品部門的經(jīng)理朱諾斯-威勒什（Janos Veres）稱，隨著累積制造技術(shù)的出現(xiàn)，人們有可能將這些東西直接打印到產(chǎn)品上。
這包括各種形狀復(fù)雜的產(chǎn)品。位于新墨西哥阿爾布開克的Optomec公司，已為各個(gè)不同的行業(yè)開發(fā)出了累積制造系統(tǒng)。它能將電子產(chǎn)品直接打印到眼鏡上，從而“增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)”；它能制造出內(nèi)置有電子產(chǎn)品的塑料水池，能夠測(cè)量水的深淺，并自動(dòng)進(jìn)行調(diào)節(jié)；它能在軍隊(duì)裝甲車上打印傳感器；或在和手機(jī)外殼上打印天線。
在最近的三方關(guān)系中，Optomec公司與美國無人飛行器制造商Aurora Flight Sciences和美國明尼阿波利斯的3D打印公司Stratasys合作，為小型無人飛機(jī)生產(chǎn)“智能機(jī)翼”。這些機(jī)翼使用的是熱塑性材料，利用Stratasys公司的3D打印機(jī)制造而成。然后，Optomec公司利用它稱之為Aerosol Jet的流程來打印機(jī)翼上的電路、傳感器和天線。這樣的技術(shù)將允許人們定制特殊用途的輕質(zhì)無人飛機(jī)，并按需進(jìn)行打印。
Optomec公司的Aerosol Jet與噴墨打印技術(shù)極為不同。Aerosol Jet先將納米粒打印材料變成霧狀，然后直接用噴嘴形成急流。這個(gè)噴嘴能放在距離表面五毫米的地方，從而噴出各種不規(guī)則的形狀。噴嘴和裝打印材料的托盤均能夠從不同角度進(jìn)行操作，從而制作出3D的結(jié)構(gòu)。這種系統(tǒng)能夠利用各種不同的材料打印出不到百分之一毫米的電子產(chǎn)品。
未來或可打印手機(jī)
Optomec 公司的首席執(zhí)行官大衛(wèi)-拉馬希（Dave Ramahi）稱，3D打印電子產(chǎn)品不是用各種不同的元件來組裝產(chǎn)品，而是用一個(gè)機(jī)器來打印整個(gè)產(chǎn)品。但是，他認(rèn)為，要讓這項(xiàng)技術(shù)變成主流，它需要?jiǎng)?chuàng)造性地進(jìn)行商業(yè)化。這就是說將它應(yīng)用于批量生產(chǎn)過程中，例如在手機(jī)外殼上打印天線。很多手機(jī)可使用各種不同的天線連接到不同的無線電通信網(wǎng)中，因此，這就為內(nèi)置傳統(tǒng)電子產(chǎn)品留出了更多空間。這項(xiàng)技術(shù)的一些商業(yè)應(yīng)用還不到一年時(shí)間。
那么，用手機(jī)的全部電子器件來打印一部完整的手機(jī)到底有多難呢？Optomec公司正在探索積極的辦法。除了天線，它還需要打印屏幕電路、3D芯片連接、多層電路和觸摸屏。而且，它還可能需要打印電池。最大的挑戰(zhàn)將是打印芯片，也就是手機(jī)的大腦。這包括在一平方毫米的地方集中放置數(shù)百萬個(gè)晶體管。打印電路等部件意味著手機(jī)可能會(huì)變得更薄，其材料和組裝成本可能會(huì)更低。
