3D-Druck Mikro- und Nanoelektronik Михаил Руденко / iStock
Effiziente Elektronik-Lieferketten erfüllen Anforderungen wie ein iPhone, das Komponenten von Lieferanten aus über 40 Ländern benötigt. Das Produktionsvolumen in der gesamten Lieferkette basiert normalerweise auf Umsatzprognosen. Wenn die Nachfrage wie erwartet bleibt, funktioniert dies gut und mit wenig Abfall.reibungslos wie eine Schweizer Uhr.
Wenn sich jedoch der Geschmack oder die Anforderungen des Verbrauchers plötzlich geringfügig ändern, wenn der Verkauf eines neuen Produkts viel besser oder schlechter als erwartet ist oder wenn ein bestimmtes Teil unerwartet an einem entfernten Ort oder sehr kurzfristig benötigt wird,Bestehende Lieferketten werden viel weniger effizient.
Diese Änderungen führen zu einer Anhäufung nicht verwendeter Komponenten. Neue Komponenten können nicht schnell genug geliefert werden, um die Nachfrage zu befriedigen, und verzögern möglicherweise einen gesamten Produktionslauf. Logischerweise steigen die Kosten und letztendlich wird der potenzielle Käufer enttäuscht. Die Lösung?Nachfrageherstellung.
On-Demand-Fertigung
On-Demand-Fertigung bietet eine Lösung. Anstatt vorherzusagen, was im Voraus benötigt wird, und eine Lieferkette einzurichten, um diese Vorhersagen zu erfüllen. Die Idee ist, auf Nachfrage zu fertigen. Dies ist in der Tat eine clevere Lösung.
On-Demand-Fertigung reduziert nicht nur Abfall, sondern ermöglicht es Unternehmen auch, sich agiler an sich ändernde Anforderungen anzupassen und eine bessere Anpassung zu ermöglichen. 3D-gedruckte Elektronik ist eine aufstrebende Technologie, die dieses neue Fertigungsparadigma ermöglicht.
3D-gedruckte Elektronik
3D-Druck - auch als additive Fertigung bekannt - ist der Prozess, bei dem ein Material Schicht für Schicht abgeschieden wird, um ein 3D-Objekt aufzubauen. Der 3D-Druck ist mittlerweile eine relativ gut etablierte Technologie. Das gebräuchlichste MaterialIm 3D-Druck wird häufig Thermoplast verwendet. Der 3D-Druck kann jedoch auch auf Metalle und Keramiken angewendet werden.
IDTechEx Research hat ein umfangreiches und aufschlussreiches Detail veröffentlicht Bericht der gesamten 3D-Elektronik, einschließlich 3D-geformter Verbindungsvorrichtungen 3D-MID und In-Mould-Elektronik IME. Laut IDTechEx-Forschungsbericht 3D-Elektronik 2020-2030: Technologien, Prognosen, Spieler Einer der Hauptvorteile besteht darin, dass bestimmte Produkte mit einzigartigen Spezifikationen auf Bestellung angefertigt werden können, was eine kostengünstige Produktion von maßgeschneiderten Teilen ermöglicht und somit die On-Demand-Herstellung erleichtert.
Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass die Fertigung eher additiv als subtraktiv ist. Dies bedeutet, dass der Materialabfall weitaus geringer ist als bei anderen Fertigungstechnologien wie der Bearbeitung. Die Auswirkungen des jüngsten Covid-19 auf die gesamte Palette der 3D-Druckanwendungen in der Fertigungsindustriewurde im kürzlich aktualisierten Bericht detailliert beschrieben. 3D-Druck und additive Fertigung 2020-2030: Covid Edition .
3D-gedruckte Elektronik und Massenanpassung
Bereits am 1. Oktober 1908 wurde das erste Serienmodell T Ford im Werk Piquette Avenue des Unternehmens in Detroit, USA, fertiggestellt. Zwischen 1908 und 1927 baute Ford in den längsten Modellen rund 15 Millionen Modell T.Produktionslauf eines Automodells in der Geschichte, bis der Volkswagen Käfer es 1972 übertraf, das heißt.
Das Modell T war der erste Ford mit all seinen Teilen, die von der Firma selbst gebaut wurden. Henry Ford behauptete angeblich, dass Kunden für sein Serienmodell T "jede Farbe haben könnten, die sie mögen, solange es schwarz ist", da bei konventioneller ProduktionMethoden zur Kostensenkung pro Einheit erfordern große Produktionsläufe identischer Artikel.
Dies ist jedoch nicht der Fall für 3D-gedruckte Elektronik oder 3D-Druck im Allgemeinen. Da keine Formen, Masken oder speziellen Werkzeuge erforderlich sind, gibt es - abgesehen von Anpassungen an der Eingabe - nur sehr geringe KostenunterschiedeDatei - zwischen der Herstellung von 1.000 verschiedenen und 1.000 identischen Produkten.
3D-gedruckte Elektronik eignet sich ideal für das Prototyping sehr kleiner Volumina oder für Anwendungen, die eine Massenanpassung erfordern. 3D-Druck eignet sich gut für Anwendungen, die eine Massenanpassung erfordern.
Anwendungen, bei denen die Massenanpassung ein greifbares Wertversprechen darstellt, sind medizinische Geräte wie Prothesen und Hörgeräte. Beim Übergang vom 3D-gedruckten Elektronik-Prototyping zur Massenproduktion sind solche Anwendungen wahrscheinlich einige der ersten, die angesprochen werden.
Distributed Manufacturing
3D-gedruckte Elektronik - und 3D-Druck im Allgemeinen - beseitigt viele Skaleneffekte. 3D-gedruckte Elektronik verringert die Vorteile der Konsolidierung der Produktion in einer Fabrik. Dies hat einige dazu veranlasst, ein anderes Modell vorzuschlagen: Verteilte Fertigung.
Verteilte Fertigung umfasst die Fertigung an mehreren kleinen Standorten, die näher am endgültigen Bestimmungsort für ihre Produkte liegen können. Obwohl es sich um separate Ideen handelt, werden verteilte Fertigung und On-Demand-Fertigung häufig zusammen verwendet, um einen Supply-Chain-Ansatz der lokalen Fertigung als Reaktion darauf zu beschreibenauf spezifische Anforderungen.
Die verteilte Fertigung bietet Vorteile wie eine geringere Vertriebszeit und geringere Kosten, da Produkte in der Nähe ihres endgültigen Standorts hergestellt werden können. Ohne langfristige Investitionen in große Anlagen, die an bestimmte Zwecke gebunden sind, wird die Lieferkette der Fertigung somit agiler.
Ein weiterer Vorteil, der insbesondere angesichts der durch Covid-19 weltweit verursachten Störung von Bedeutung ist, besteht darin, dass die Verteilung der Fertigung auf mehrere Standorte - und sogar unabhängige Lieferanten - das Risiko eines Ausfalls der Produktionslinie oder einer Unterbrechung der Lieferkette der Elektronik verringert.
Verteilte Fertigung in kleinem Maßstab bedeutet auch, dass die Produktion problemlos an einem neuen Standort gestartet werden kann, um Überkapazitäten zu nutzen - selbst wenn diese Einrichtung zuvor einen anderen Artikel hergestellt hat - und möglicherweise die Kosten zu senken.
Verteilte Fertigung: Vorteile und Herausforderungen
Die verteilte Fertigung ist jedoch nicht auf alle Bereiche anwendbar. Die größte Herausforderung besteht darin, mit den bestehenden Fertigungs- und Lieferketten zu konkurrieren, die sich im Laufe der Jahrzehnte entwickelt haben, um unglaublich effizient zu werden.
Laut IDTechEx Research ist dies bei großen Stückzahlen wahrscheinlich nicht möglich, bei denen die Zeit- und Kostenvorteile der Serienfertigung - insbesondere des Spritzgusses - die Vorteile der On-Demand-Fertigung überwiegen.
Eine weitere Herausforderung ist die Verteilung, da der Ferntransport derzeit weitaus billiger ist als die Zustellung auf der letzten Meile. Die Kosten für die Verteilung der Lieferungen an mehrere verteilte Standorte können die Vorteile der Herstellung in der Nähe des endgültigen Standorts ausgleichen.
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