3D印刷電路板背景

印刷電路板（PCB）允許制造商在有組織的相對較小的扁平材料上創建復雜的布線和電路。PCB的基本概念是，通過在非導電板上形成導電材料線，我們可以使用最小的空間在表面上創建復雜的電氣系統。然后，這些板的幾層可以彼此疊放，以創建更精細的方案。

由于其高效性和可承受的批量生產成本，PCB已用于所有現代電子設備，從家用計算機到最先進的實驗室設備。這項技術的應用是無限的，可以在無數的DIY項目中使用。

也就是說，制造定制的PCB可能既昂貴又耗時，特別是對于業余愛好者而言，即使您自己在家做。出于這個原因，有些人試圖使用其3D打印機復制同樣的技術。

非3D打印方法

如果您搜索“ 3D打印電路板”，則可能會遇到許多看似相關的項目，但其中大多數并不是3D打印項目。例如，最常見的與CNC相關的方法之一是在板上畫一個保護罩（用筆連接到打印頭上），然后使用蝕刻液去除未接觸的區域并創建痕跡。另一種方法是簡單地使用CNC銑刀在板上刻出導電跡線。

3D打印方法

在3D打印方面，我們可以執行以下兩項操作之一：使用導電絲的痕跡打印模型（用作布線），或創建中空溝槽，然后填充導電材料。在本文中，我們將仔細研究這兩種方法。

盡管正在設計用于創建PCB的3D打印機，但目前，您的家庭項目將主要是臨時過程。也就是說，對于一款非常酷的新興PCB 3D打印機，請觀看Design World的YouTube視頻。

注意：盡管存在用于3D打印PCB的方法，但該過程并不容易，并且將需要一些電子專業知識。

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3D印刷電路板這個怎么運作

方法1：使用導電絲

3D打印電路板最明顯的方法是讓3D打印機放下導電細絲，以形成與常規PCB相似的線條圖案。這種技術的一個很酷的地方是，通過將第二種材料與3D技術結合使用，理論上可以創建多層電路并合并除平坦表面以外的形狀。

今天有各種導電絲可用。對于2D打印，最常用的材料是包含金屬（例如銀）的墨水。除此之外，還存在大多數燈絲的導電形式，例如ABS，PLA，HIPS或TPU。這些長絲含有石墨烯，盡管它們不如金屬，但它們可以導電。

方法2：創建空心痕跡

第二種方法是3D打印帶有空心痕跡的模型，以后可以在其中填充導電物質。流行的選擇是電漆，但您也可以嘗試使用導電環氧樹脂。

3D印刷電路板好處與缺點

與生活中的大多數事物一樣，上述兩種方法都有其優點和缺點：盡管第一種方法傾向于創建更準確，更復雜的形狀，但是使用典型的臺式3D打印機執行起來也更加復雜和困難。第二種可能更容易正確安裝并且不需要焊料，但是由于導電填料的成本，第二種價格可能更高。

鑒于可訪問性，低成本和快速的設計生產時間，3D打印電路板非常適合DIY項目和原型制作。與目前在裝配線上生產電路板的方式相比，3D打印機的適應性允許設計過程具有更大的靈活性，并且可以更快地生產定制測試板。如果我們還考慮最終產品，則3D打印可以使用具有復雜形狀的電路板和電路，例如，可以更輕松地安裝在特定的外殼中或集成到更大的系統中。

當前，主要限制是缺乏軟件支持以及導電3D打印材料（尤其是與金屬相比）的相對有效性。牢記這一點，只要確保考慮到打印機的精度，您就應該能夠幾乎可以想象到的任何電路板進行3D打印。

只是不要忘記，如果您打算將零件焊接到板上，則焊料的熔點約為188°C，典型的鐵加熱到約330°C。注意不要融化您的打印！

3D印刷電路板如何使自己的

目前，還沒有專門設計用于3D打印的PCB的程序。我們的建議是使用您最喜歡的任何建模軟件，無論它是Tinkercad之類的簡單工具還是Fusion 360之類的更復雜的工具。也就是說，使用能夠對多種材料進行建模的程序可能會使您的生活更加輕松。

在下文中，我們將簡要概述使用上述兩種方法之一進行3D打印電路板的要求。在開始使用這兩種方法中的任何一種之前，您可能需要勾勒出您的設計，使其更易于可視化。

方法1：使用導電絲

如果您像大多數3D打印機所有者一樣只能使用一次拉伸，則需要將設計分為兩部分。

在準備好電路草圖后，首先要對只有幾層高的圖案進行建模。這將成為您用導電材料印制的痕跡。不要忘記為外部組件留空。

此后，您應該創建基礎印刷品，該印刷品將填充電路之間及其周圍的空間。如果您僅從實心塊中減去第1步中的圖案，這將非常容易。

分別保存兩個設計，但要確保它們的關聯坐標對齊，以使第一個模型插入第二個模型。切片模型并將其上載到打印機。

裝入導電絲并打印第一個模型（跡線）。

在不除去第一張照片的情況下，裝入第二根（非導電）燈絲并打印第二張模型，從而用兩種不同的材料創建一個實心照片。

在此過程中，您需要確保兩個模型正確對齊。但是，一旦掌握了它，就可以創建帶有附加重疊印刷品的多層電路。如果您想對此方法進行更詳細的說明，建議您觀看本YouTube教程，了解有關使用單噴嘴的多絲打印的信息。

獲得3D印刷電路板后，安裝組件的方式應與普通PCB大致相同。再一次，要特別小心烙鐵與印刷板的距離。

Thingiverse用戶I-see-3D嘗試了類似于上述示例的示例。根據他們的說法，該模型尚未經過實際測試，但是很容易看出它是如何工作的。在這種情況下使用的導電絲是Proto Pasta的導電PLA。

方法2：創建空心痕跡

在設計和打印方面，此方法有點像上一個方法的一半。剩余的工作將用于添加導電材料。

與第一種方法一樣，首先對僅幾層高的模式進行建模，然后從實心塊中減去該模式。剩下的應該是您的蹤跡將留在的空白處。

請注意，為了適應以后手動添加導電材料的不精確特性，您應該將空心走線設計得比其他方式要寬一些。

選擇不導電的燈絲，例如PLA，PETG或ABS，然后打印模型。

放置電路組件，然后使用選擇的導電材料填充模型中的間隙。如果使用注射器或移液器，可能會更容易。

如有必要，請讓您的導電材料有時間靜置并干燥。將完成的電路板涂在諸如硅樹脂的密封膠中以防止氧氣或濕氣進入也是一個好主意。

行動中

在mikey77的Instructable中演示了此方法。注意事項：

在步驟3中，mikey77做出了明顯的努力來擴大跡線。

選擇的導電材料是稱為“導電銅”的涂料，但mikey77還建議使用環氧銀。

由于這種設計，在添加涂料之前，電路組件的引線很容易彎曲到凹槽中。
責任編輯:tzh