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#Startup3D: Voltera entwirft Leiterplatten durch additive Fertigung

Auf 12. Oktober 2020 von Michelle J. veröffentlicht
Voltera

Der 3D-Druck hat seinen Platz auch in der Elektronikbranche gefunden. In dieser ermöglicht er das Design kleinerer, feinerer und präziserer Komponenten als mit herkömmlichen Produktionsmethoden. Das Drucken kleiner, feiner Komponenten wird auch Mikrodruck genannt. Der Mikrodruck kann die Leistung, Funktionalität und Miniaturisierung von Geräten verbessern. Es wird oft in der Prototyping-Phase vor der Herstellung des Endprodukts verwendet. Das junge Start-Up Voltera interessierte sich für die additive Fertigung über das Prototyping hinaus: Es entwickelte eine Maschine zur Herstellung eigener Schaltungen. Das kanadische Startup hofft, den Elektroniksektor zu revolutionieren und diese 3D-Technologie leichter zugänglich zu machen. Wir trafen uns mit Alroy Almeida, einem der Gründer des Unternehmens, um mehr über die Funktionalitäten des 3D-Druckers und seine Vision des Sektors zu erfahren.

3DN: Können Sie sich und Ihre Verbindung zur additiven Fertigung vorstellen?

Hallo, mein Name ist Alroy und ich bin der Mitbegründer und CEO von Voltera. Ich entdeckte das 3D-Drucken vor 10 Jahren, als ich mechanische Komponenten für Projekte erstellte. Bei Voltera machen wir viel Prototyping. Dieses fand ursprünglich mit einem fadenbasierten Drucker statt, aber in den letzten Jahren sind wir zur SLA-Technologie übergegangen.  Für den SLA-Druck nutzen wir sowohl unsere eigenen Maschine, aber auch Dienstleistungen. Dadurch, dass Voltera auf die additive elektronische Fertigung spezialisiert ist, weiß ich, was auf dem 3D-Druckmarkt vor sich geht. Dennoch bin ich unglaublich fasziniert vom aktuellen Stand der Technik und den zukünftigen Entwicklungen in der elektronischen 3D-Drucktechnologie.

Voltera

Ein Teil des Voltera-Teams, wobei Alroy ganz rechts steht

3DN: Wie ist die Idee zur Gründung von Voltera entstanden?

Im Jahr 2012 stellten wir fest, dass 3D-Drucker für das mechanische Prototyping sehr praktisch sind, aber dass es für Elektronikingenieure keinen Schaltungsdrucker gibt. In den frühen Phasen der Produktentwicklung ist es schrecklich, wochenlang auf Prototypen aus den Fabriken zu warten oder lächerliche Gebühren zu zahlen, um die Lieferung zu beschleunigen. Die Elektronik wurde zum Engpass für viele Unternehmen. Wir haben dies auf die harte Tour gelernt, indem wir Elektronikprodukte in verschiedenen Unternehmen entwickelt lassen haben. Persönlich habe ich mich mit Industrieelektronik beschäftigt (robuste Kommunikation für Fabriken und andere raue Umgebungen), aber ich habe auch an der Entwicklung medizinischer Geräte gearbeitet. Meine Geschäftspartner verfügten über umfangreiche Erfahrungen in den Bereichen Automatisierung und Materialforschung.

Wir beschlossen, unsere Ingenieurabschlüsse in Mechatronik und Nanotechnologie zu nutzen, um einen Leiterplattendrucker zu entwickeln. Zuerst wollten wir nur sehen, ob wir es schaffen können. Doch schon bald zeigten ehemalige Kollegen und Freunde Interesse, und wir beschlossen, von einem Projekt zu einem Produkt überzugehen.

Eine auf der Voltera-Maschine 3D-gedruckte Leiterplatte | Bildnachweis: Voltera

3DN: Können Sie uns erklären, wie der V-one Drucker funktioniert und was seine Möglichkeiten sind?

Bevor man über die Druckschaltungen der Maschine spricht, ist es wichtig, von Anfang an zu verstehen, wie eine Schaltung aufgebaut ist. Unsere CAM-Software akzeptiert Gerber-Dateien (das Standard-Layoutformat für Leiterplatten), die von jedem CAD-Tool, das Sie bereits verwenden, exportiert werden können. Gegenüber dem CAD-Tool sind wir völlig agnostisch und möchten Ihren bestehenden Designprozess nicht stören. Sobald Sie die Gerber-Dateien in unserer Software öffnen, wandelt sie die Eingabedateien in Werkzeugwege um, die Maschine kalibriert sich selbst und ist bereit, mit der Erstellung der Platine zu beginnen.

Die vollständigen Druckerspezifikationen finden Sie hier, aber die Highlights sind die doppelseitigen Schaltungen mit einem 0,65mm Pin-to-Pin-Raster, passiv bis 0402, 8mil space and trace und einer Druckfläche von 128mm × 116mm. Das Gerät ist mit europäischen und nordamerikanischen Steckern und Spannungen erhältlich. Die zur Herstellung der Leiterbahnen verwendete leitfähige Tinte ist auf Silberbasis, was aber nicht bedeutet, dass sie teuer ist. Tatsächlich kann jede $99-Tintenpatrone Dutzende von Karten drucken, und jede $49-Lotpastenpatrone kann Tausende von Blöcken abdecken. Die Standardmedien, auf denen Sie drucken können, sind FR4- und FR1-Glasfaserplatten, aber viele Benutzer drucken auch auf Glas, Papier, PI, PET und andere Materialien. Die 550-W-Heizung der Maschine ermöglicht die Aushärtung der Tinte und das Schmelzen der Lötpaste unter Verwendung von Standard- und kundenspezifischen Heizprofilen.

Voltera

Die additive Fertigung bietet viele Möglichkeiten auf dem Elektronikmarkt

3DN: Was ist das aktuelle Ziel von Voltera?

Wir haben derzeit Tausende von V-One-Maschinen in über 65 Ländern auf der ganzen Welt. Sie werden von Ausrüstungsfirmen aller Größenordnungen eingesetzt, um neue Ideen schneller auf den Markt zu bringen. Außerdem werden sie auch von Forschern an Universitäten und staatlichen Einrichtungen für Spitzentechnologien und von Ausbildern an Gymnasien, Hochschulen und Universitäten eingesetzt, um die Ingenieure der Zukunft auszubilden. Diese Maschinen werden zur Entwicklung von Robotern, Satelliten, Medizintechnik, Automobilkomponenten und Dutzenden anderer Anwendungen eingesetzt.

Unser derzeitiges Ziel ist es, unsere Kunden weiterhin zu unterstützen und neuen Anwendern dabei zu helfen, Geräte schneller zu bauen. Besonders im Jahr 2020, wenn so viele Unternehmen durch die Pandemie Zeit und Ressourcen verloren haben, werden Hardware-Entwickler aufgefordert, mehr mit weniger zu leisten. Sie werden aufgefordert, Fristen einzuhalten, auch wenn sie von zu Hause aus arbeiten.

Dank ihrer Größe passt sich die Die Maschine an alle Umgebungen an | Bildnachweis: Voltera

Das V-One-Gerät ist so konzipiert, dass es auf Ihrem Arbeitstisch Platz findet und gleichzeitig klein genug ist, um sich auf Ihrem Esstisch oder in Ihrem Heimbüro zu Hause zu fühlen. Hardware-Entwicklungsprozesse ändern sich bereits, und Sie haben jetzt die Möglichkeit, Designdateien per E-Mail an einen Kollegen irgendwo auf der Welt zu senden und von ihm in einer Stunde eine Schaltung drucken zu lassen. Kein Warten mehr auf Fabriken oder das Hin- und Herschicken von Teilen.

Wir hatten Kunden, die an Atemschutzgeräten und COVID-19-Testern arbeiteten, die viel schneller in die Entwicklungsphase kommen konnten, weil sie auf ihrem Schreibtisch eine Fertigungsanlage für Minileiterplatten hatten.

3DN: Was sind Volteras zukünftige Projekte? Wo sehen Sie das Unternehmen in 5 Jahren?

Während die Mehrheit der V-One von Unternehmen genutzt wird, sehen wir eine große Chance, mit mehr Pädagogen zusammenzuarbeiten. Das Gerät wurde für Fachleute entwickelt, aber es ist so einfach zu bedienen, dass es von Universitäten und Gymnasiasten auf der ganzen Welt eingesetzt wird. Wir sehen darin eine große Rolle für die praktische Elektronikausbildung. Während die Theorie und Mathematik hinter der Elektronik wichtig sind, ist es die praktische kreative Komponente, die die Schülerinnen und Schüler dazu inspirieren wird, Karriere in der Produktentwicklung zu machen.

Bildnachweis: Voltera

Unsere Produkt-Roadmap wird stark von unseren Anwendern beeinflusst, und die Maschinen, die wir derzeit in der Entwicklung haben, sind eine direkte Reaktion auf deren Hacking des V-One, um exotischere Formen der Elektronik zu schaffen – Schaltkreise, die sich biegen oder dehnen können, Schaltkreise, die sich an ihr Gehäuse anpassen oder neue Substrate verwenden, um Gewicht zu reduzieren und Formfaktoren zu manipulieren. Gegenwärtig werden diese Technologien von einer sehr kleinen Untergruppe von Elektronikdesignern verwendet, da sie mit den Prototyping- und Fertigungsprozessen nicht vertraut sind und ein gravierender Mangel an Ausbildung in Bezug auf das Design dieser Anwendungsfälle besteht. Wir haben noch viel Arbeit vor uns, um das zu ändern. Wenn Sie mehr wissen möchten oder mir einfach mitteilen möchten, dass auch Sie Schwierigkeiten hatten, können Sie mich unter [email protected] kontaktieren.

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