电连接器的增材制造时代要来了吗

我们周围的许多行业都在向电气化迈进，乘用车的电子化就是一个很好的例子，并且这可能是对全球汽车市场产生的最大的影响之一。除了特斯拉和Cybertruck，其它主流汽车制造商也正在为我们的电动汽车（EV）的未来发展做出贡献。而且，汽车原始设备制造商（OEM）同样也在更多的引入依赖电子互连功能的计算机系统、配件和其他功能。此外，快递无人机和自动机器人等新兴产业正在不断涌现，它们将摆脱小众标签，进入全球主流市场。这一切都将需要广泛的基础设施来支持，因此一定会推动相关产业增长。

随着电气化带来的持续性市场变化，将导致涌现更多的参与者和产品，电连接器制造商将需要保持快速应变的能力，以满足为现有客户和新客户提供支持。四家北美连接器巨头（TE、Aptiv、Molex和Amphenol）等OEM厂商可能正在服务于小批量多品种的市场。由于电连接器的壳体和外壳大多是注塑产品，在注塑成型的工艺中，硬模是制造最昂贵和交货期最长的零件。在大批量生产时，生产工具的成本可以通过大量零件分摊，这就具有很好的经济意义。然而在为小批量生产所需的零件时，工具成本无法通过大量生产被分摊，从而使得生产小批量产品在经济上是不划算的。目前大多数电动汽车制造商每年的生产量不足20万辆，同时越来越多的汽车制造商还在不断涌入这一市场，因此寻找新的解决方案对于支持这些市场的增长至关重要。

Fortify的方法是以纤维增强的注塑塑料零件为模型，模制零件中的纤维增强可以让机械性能（例如强度、刚度和HDT）提高20－100％。事实证明，这种材料性能的提高是增强塑料零件市场持续增长的原因。Fortify正在将相同的方法应用于终端用途的制造应用，例如电连接器，通过在印刷过程中在合适的材料中添加增强纤维，Fortify可以帮助提升高性能零件所需的机电性能，同时还满足小批量制造的经济要求。

小批量和定制解决方案非常适合采用3D打印，采用3D打印可以降低成本和缩短交货时间，在工厂车间智能高效地实施3D打印将使经济可行的小批量生产运行成为可能。

AM行业已开始与这种产品市场契合，在与3D打印公司和连接器公司的合作已开始看到一些实际进展，但是挑战仍然存在。3D打印OEM正在努力寻找突破性的材料和工艺组合，以消除在生产应用中不能完全采用增材制造的障碍。是什么阻碍了3D打印？对于电连接器而言，罪魁祸首是材料属性和打印分辨率。

3D打印连接器能否符合汽车行业标准？

仔细观察标准的汽车电连接器，许多外壳主要是由玻璃填充的工程级热塑性塑料制成的，例如PBT、PPS或尼龙。该领域没有任何参与者可以直接3D打印PBT或PPS，但是尼龙在3D打印中已经应用了数十年，同时也有玻璃填充的产品。

对于FDM和SLS这两种主要的商用热塑性增材制造技术，由于技术物理因素导致的不可避免的严重局限性，使得这些工艺无法满足商用多腔电连接器所要求的分辨率、表面光洁度、壁厚、孔尺寸和公差要求。某些DLP和SLA解决方案具有满足这些分辨率要求的能力，但是它们无法使用行业标准的热塑性材料（如尼龙和PBT）进行打印，或者无法满足对该应用至关重要的属性。

已经有DLP和SLA公司在努力改进其树脂配方，使其更接近电连接器应用的高要求。对于光敏聚合物材料科学家来说，能够打印出足够坚硬的零件，以经受住混凝土工厂地面上水滴的侵蚀，同时还能够承受高达150℃的扩展热循环的能力，这是工程上的挑战。实现特定的特性（如耐高温性和增强的韧性），就可以释放出在严酷环境中（例如在发动机舱或暴露于剧烈天气条件下的区域）应用的大量商业机会。像巴斯夫、帝斯曼和汉高这样的化学制造商已经着眼于满足苛刻的汽车电连接器要求，开发出了具有高温和V0阻燃性的工程用光敏聚合物，但目前尚无完整的解决方案。

如果我们的行业继续致力于改善光固化热固性系统的材料性能，我们将能够实现电连接器所需的分辨率和材料性能。Fortify正在与材料合作伙伴合作，以改善电连接器等零件的材料性能，以满足汽车（及其他行业）的要求。

随着全球的高价值产品都向电气化的方向发展，以及在完整的工程级性能特征的边缘徘徊的3D可打印材料的不断开发，市场已经为提供新的解决方案做好了准备。随着3D打印材料开发人员和电连接器OEM厂商间的持续合作，相信不久后就可以看到真正的3D打印解决方案进入这一全球市场。