積層造形により電子ハードウェア開発の柔軟性が向上

出典: 電子工学 3Dプリンティング

電子機器やハードウェアの開発は、一般的に時間のかかるプロセスです。ソフトウェア開発と比較すると、エレクトロニクスの研究開発ではより多くの先行投資が必要になり、財務リスクに直面する傾向があり、この財務リスクはプロジェクトライフサイクル全体を通じて増加する可能性があります。新製品に変更を加えるコストは幅広く、開発プロセスが進むにつれてコストが増加することがよくあります。産業界の目標は常に、プロトタイプの段階で新しいデザインを完成させることです。

ハードウェア研究開発におけるこれらのリスクに対処するために、ますます多くの設計チームが柔軟なハードウェア研究開発プロセスを採用して新しい電子製品を開発しています。これらの柔軟な製品開発プロセスは、設計チームが製品の変更や顧客のニーズに適応しやすくなるため、設計フェーズに統合されています。プロトタイプ、テスト、およびテスト結果に基づく再設計はハードウェア設計プロセスの重要な部分であるため、プロトタイピングの各ステップの役割を理解することは非常に重要です。

柔軟なソフトウェアプラクティスに適応した柔軟なハードウェア開発により、研究開発コストと時間を削減できます。<br /> プロトタイピングは、さまざまな設計結果の有効性をテストするために非常に重要であり、最適化変数やより複雑な製品を再設計するには、その機能性をテストするための一連のシミュレーションと実験が必要です。製品の変更や設計フェーズの複数の再設計に対するシミュレーションとテストのフィードバックは、アジャイルハードウェア開発の中心となる反復システムを表しています。 PCB プロトタイピングに付加製造を使用すると、ハードウェア開発プロセスを真に反復的にしながら、財務リスクを軽減または排除できます。

ハードウェア開発におけるリスクに対処するのに役立ちます<br /> 電子機器の開発には投資と経済リスクが伴うため、電子機器の設計者はリスクを回避する傾向にあり、それがイノベーションの妨げとなり、エンジニアや製品設計者が設計コンセプトに対して非常に保守的になる原因となっています。多くの製品は複雑であるため、新しい製品を設計するには大量のシミュレーション分析に依存する傾向があり、テスト結果は少数のプロトタイプテストを通じてのみ得られます。プロトタイプ段階にかかるコストと時間、および再設計のコストを考えると、設計チームにはミスを許容したり、それを修正する時間を取る余裕はほとんどありません。

その結果、デザイナーは複雑で革新的な製品を作ることに非常に消極的になりました。彼らは、従来の PCB 生産に適応するために、従来の線形 R&D 設計にとらわれています。従来の PCB 製造プロセスでは、設計の自由度に多くの制約が課せられ、予算コスト内でのテストと再設計の回数が制限されます。これらは、アップグレードされたデバイスを新製品に使用するデザイナーの革新を阻害します。

ますます複雑な製品では、製品開発フェーズで設計、モデル構築、テストを繰り返し実行する必要があります。これらの設計、構築、テストの反復は、アジャイルソフトウェアおよびハードウェア開発の中心となります。各反復により、製品開発チームは設計プロセスの早い段階で重要な設計変更を特定し、適応することができます。 PCB 設計者なら誰でも、これらの要件の変更を早期に特定することで、製品の再スピンの範囲をさらに縮小し、全体的な開発時間とコストを削減できることを知っています。

製品設計チームは、開発プロセス全体の変更に適応できる必要があります。ハードウェア開発プロセスにおける設計、テスト、構築の反復により、最終的な製品設計の前にこれらの変更を識別して実装することができます。設計要件が変更される前に構築されたモデルは、いつでも変更される可能性のある顧客要件、デバイスの欠陥、シミュレーション結果などにより、表面的なものになります。同様に、必要な設計変更の一部は、最終プロトタイプのテスト後にのみ明らかになる場合があります。

付加製造システムを使用したプロトタイピングでは、固定コストと納期で、プロトタイプの機能をさまざまな反復でテストできます。設計チームが PCB 積層造形システムにアクセスできる場合、PCB 設計プロセスの複数のポイントで、一定の時間内に複雑な PCB の単一のプロトタイプを作成できます。これにより、設計チームは最小限のコストで、設計プロセスの初期段階で設計の機能を頻繁にチェックできるようになります。一般的に、R&D サイクルのスピードにより、設計者はインタラクティブな接続構造、デバイスの埋め込み、PCB ボードの基板形状を設計する際に大きな自由度を得ることができます。

柔軟なハードウェア開発プロセスの設計、モデル構築、テスト

固定コスト構造とリードタイムでプロトタイプを製造できる場合、従来のプロセスを使用してプロトタイプを製造する際に発生する多くのリスクを軽減できます。利点の 1 つは、プロトタイプを非常に迅速にテストできることです。これにより、設計チームは設計に関するフィードバックを迅速に受け取り、機能性を向上させて顧客のニーズを満たすことができます。積層造形による製造時間はデバイスの複雑さとは無関係なので、設計スプリント中にプロトタイプを迅速に反復してテストできます。

ハードウェア開発の一環として、積層造形システムを使用することで、数時間でこれらのボードやより複雑な製品を印刷することができます。

各製品の迅速な開発プロセスにおいて、柔軟なハードウェア研究開発チームは、プロトタイプを製造およびテストして設計の機能性を評価する適切な時期を決定できます。付加製造により、PCB などの複雑なコンポーネントを数日ではなく数時間で製造できるようになります。提案された設計変更はテストを通じて迅速に評価できます。この方法は、シミュレーション解析結果の正確性を確認し、組み込みシステム設計者がソフトウェアのバグを確認して修正するのに役立ちます。

ハードウェア開発プロセスにおける柔軟な設計、モデル構築、テストの反復。積層製造システムの用途は、PCB ボードの印刷に限定されません。プリントアンテナ、組み込みデバイス、非直交層間相互接続、非平面基板などの特殊な構造機能デバイスはすべて、設計段階で反復的にテストおよび最適化できます。この柔軟なハードウェア開発ワークフローにより、設計チームはコスト効率に優れた効率的な方法で革新を起こし、製品の品質を向上させることができます。

付加技術がプロトタイピングを最適化します<br /> AM システムを使用して新しい本格的な製品を製造することを検討している場合、アクションフィギュアの製造にも AM システムを使用するのが理にかなっています。プロトタイプは最終製品と非常によく似ているため、PCB ボードの機能に影響を与える設計要素をより直感的に理解できるようになります。同様に、設計が本格的な製造に到達し、最終的に生産量を増やすことを保証できます。

プロトタイピングは、アジャイルハードウェア開発に不可欠な部分です。付加製造システムを適用すると、固定コスト、予測可能な納期、最終製品とほぼ一貫したプロトタイプを製造できます。

著者は、現在市場にある金属、プラスチック、その他の印刷方法と同様に、電子製品の積層造形の利点が将来、製品の設計と開発の初期段階に統合されると考えています。 PCB積層造形では、製造工程における従来の製造方法との関連性を考慮する必要があります。従来の製造方法では解決や処理が難しい基板を見つける必要があります。将来的には、3Dアンテナ、3D-MID、3次元電子相互接続構造など、革新的な機能部品の開発に傾く可能性があります。これらのデバイスの適用には、検証のための新しい設計方法の使用が必要であり、特定の側面におけるいくつかのガイドラインとなる設計原則が正式にリリースされることを期待しています。

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