通过将传感器和发送器内置到设备中来相互连接设备和Internet

2020-05-21 17:48:53

五年前,这本来是人类的命令。如今,Alexa只是互连的“智能”设备庞大网络中的一个虚拟个人助理,该设备总数达84亿个,席卷全球。这种“物联网”或IoT背后的概念很简单:通过将传感器和发送器内置到设备中来相互连接设备和Internet,因此与单独运行相比,它们可以“通信”并共同发挥更好的功能。物联网的概念可以追溯到1980年代,但是能够容纳数十亿个连接设备的支持技术(RFID,可靠的传感器网络和更新的互联网协议(IPv6))直到21 世纪才问世。

功能性物联网系统的要素已经存在多年,但是由于高昂的研发成本,时间和风险,如今还没有完美的物联网解决方案。但是,有理由感到乐观。

例如,最近印刷电子增材制造的出现,使工程和设计实验室改变了研发领域的游戏规则。3D打印提供的更大的设计自由度,压缩的项目时间线和完全内部的工作流程,为期待已久的IoT革命奠定了基础。

数量和网络实力

物联网的最大承诺之一就是它提供的可靠逻辑结构。通过将许多自治系统整合在一起,物联网系统可以在人类智能无法理解的水平上进行通信和解释数据。从更大的“大数据”池中获得的见解使效率,规模和性能方面的任何新可能性成为可能。凭借使上述所有流程自动化的能力,IoT系统预示着我们如何实时使用和受益于技术的重大变革。

加速物联网原型设计

每个物联网系统至少具有两个关键组件:传感器和连接设备,例如射频识别(RFID)标签和天线。这些电子组件通常都具有复杂的多层电路。使用传统的减法制造方法(例如铜蚀刻)逐层制造这些印刷电路板(PCB)组件,然后进行后处理步骤以将它们组合为一个单元,通常需要几天甚至几周的时间。

研究实验室通常内部没有笨重的PCB制造设备,因此必须将设计外包或离岸用于制造和测试样品产品,这会增加额外的时间,成本并增加知识产权(IP)盗窃的风险。

那就是先进电子产品增材制造可以提供帮助的地方。3D打印的这一高级分支提供了通过材料沉积(而不是抽象)以非常精确的水平向PCB,模制互连设备(MID)和其他组件创建对象的能力。

3D打印电子产品的主要优势在于较低的材料成本,因为挤出了几乎准确量的墨水,以便对每个组件进行3D打印。相反,传统的制造方法(例如铜蚀刻)浪费了原来使用的铜量的50%至70%。

除了材料成本,现代电子产品增材制造系统还为物联网系统设计人员和工程师提供了其他优势。例如,Nano Dimension的DragonFly Pro系统可同时沉积介电聚合物和导电迹线,以生产功能电路原型,从而实现了设计自由,敏捷的工作流程和生产速度。

作为一个紧凑的一体式工厂工厂,DragonFly Pro系统将原型和物联网组件制造从大型湿法工厂引入到更小的实验室和办公室。这实现了真正的内部开发,而没有与第三方分包商相关的知识产权风险和运输成本。

增材制造可实现新的物联网设计

3D打印电子产品在时间,成本和风险方面对当前的制造方法进行了改进,并且增材制造工艺还允许采用减法来实现新的零件设计,这些零件目前很难(即使不是不可能)。

对于传感器设计,增材制造消除了许多传统限制,尤其是与平面电气设计有关的限制。结果是可以创建高度定制的表面形貌,以方便传感器组件的倾斜放置,并在单个设备中合并多种功能。在天线和RFID标签生产中,能够创建小型化的柔性电子结构意味着可以将它们放置在更多的产品和位置上。

如今,诸如Nano Dimension等公司的增材制造技术消除了传统电子技术开发的局限性和机器限制。现在唯一的限制就是人类的创造力。

然后,重要的问题变成:您将如何展望增材制造和物联网的未来?

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