3D打印连接器正在兴起

来源：线束世界•作者：线束世界•2024-03-27 11:38

从电动汽车到无人机，再到自主机器人等，电气化正催生出对能够快速、经济地小批量生产的连接器的需求。为了满足这一需求，供应商正在积极利用3D打印技术来生产连接器。

传统上，制造连接器通常涉及注塑成型技术，这需要制造昂贵的钢模具或工具，既耗时又成本高昂。然而，当生产规模达到大量零件时，这种方法的成本效益才变得显著。但对于小批量生产而言，这种成本就变得令人望而却步。

在如今快速变化的市场环境中，设计经常需要修改和更新。因此，在对零件进行大规模生产之前，进行小规模的试运行以进行测试和调整变得至关重要。

幸运的是，3D打印能力正在不断扩展。目前，已经有一些可投入生产的连接器开始限量供应，这预示着距离全面生产可能并不遥远。随着技术的不断进步和成本的降低，我们有理由相信，3D打印连接器将在未来发挥更大的作用，满足电气化领域对连接器小批量生产的需求。

定制和原型设计

3D 打印技术通常被纳入连接器制造商的原型设计流程中，其显著优势在于能够将原本可能需要20周或更长时间（这通常涉及钢模的制造）的周转时间大幅缩短至仅4周，有时甚至更短。这种效率的提升使得制造商能够更快速地响应市场需求，加速产品的迭代和优化。

3D 打印技术在生产绝缘体、固定导体的塑料和橡胶件方面展现出巨大的潜在价值。一些客户对于导体的配置有着特殊的需求，例如需要20个小信号导体和4个大功率导体。或者他们可能希望将连接器放置在电路板上时，信号导体能够远离电源导体，以避免信号干扰。

传统上，航空航天连接器的绝缘体制造过程涉及使用非常昂贵的硬模具，这不仅成本高昂，而且制造周期可能长达一年，包括模具制造、鉴定以及新产品的生产。然而，如果我们能够成功开发3D打印版本，那么将能够在短短两到四个星期内生产出具备电气功能的部件。这将极大地提高生产效率，降低生产成本，并加速航空航天领域的产品创新。

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3D 打印的航空连接器

“通往量产的桥梁”

当我们询问连接器客户他们计划如何使用 3D 打印连接器时，他们普遍表示是为了满足第一个样件生产或紧急支持的需求，而非大批量生产。

举个例子，某个客户可能正在为某汽车厂家设计一款地面车辆，该车辆计划用于展览展示，但必须在极短的时间内完成。在这种情况下，3D 打印技术就发挥了关键作用，能够迅速生产出所需的连接器样件，以满足紧迫的时间要求。

另一种常见的用途是进行台架测试。例如，客户正在构建第一个样品电缆，并需要进行电气测试以验证其工作原理。这些通过3D打印生产的连接器在电气性能方面表现出色，与同类产品一样具有相同的额定电压。

然而，需要注意的是，实验室环境与实际应用环境可能存在差异。在测试过程中，我们发现温度是一个限制因素。连接器通常需要承受高达200°C的温度，但在3D打印连接器的测试中，发现125°C几乎是出现问题之前的极限。尽管有更高温度的材料可供选择，但这可能意味着牺牲一些细节或强度。因此，我们在设计过程中必须做出最佳的权衡。

虽然3D打印还不能称之为一个成熟的产品，但它可以被视为从设计到生产之间的一座桥梁。这是一个功能完备的连接器，但在使用时需要注意一些限制条件，如温度等。

尽管3D打印技术能够提供非常高的精度，但在生产过程中仍然可能出现一些错误。例如，表面上可能会出现划痕或孔隙，对于较大的零件，有时可能会遇到一些公差问题。为了解决这个问题，我们开发了目视检查工具，并结合机器学习技术，在制造这些零件时能够立即确定是否保留该零件或进行替换。这有助于确保最终产品的质量和可靠性。

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3D 打印汽车连接器

3D 打印设计

虽然可以 3D 打印专为注塑成型而设计的连接器模型，但最好是专门针对 3D 打印进行设计。

一粒小沙子或很小的粉末可能会进入空腔，我们必须将其清除，否则这会增加后处理时间。然而，如果从一开始就为增材制造进行设计，使用可用的工具和我们的指南来制作角度和空腔，以便在打印时粉末或液体流出，那么在打印时需要清洁的东西就会少很多。

可持续发展

许多生物基树脂和粉末的问世有助于 3D 打印的可持续性。系统现在可以捕获零件制造后剩余的任何额外粉末。这些粉末可以返回料斗以用于下一批。

通过注射成型，一旦将颗粒熔化并将其注射到模具中，我们就不能将其磨碎并像以前一样重复使用；这时候不得不将其与原始树脂混合，最终只有10-20%可以被回收，

组装好的3D打印汽车连接器

3D 打印连接器的未来

连接器3D打印技术已经逐渐从实验室转移到车间。有几个关键因素，包括批量大小和零件尺寸，决定了这项技术是否适合大规模生产。

我们目前正在步入工业规模3D打印的新阶段。虽然目前这种情况尚未普及，但应用比例每年都在增加。上市时间是一个关键的推动因素。客户意识到，通过选择3D打印技术，他们可以更快地完成任务，缩短产品上市时间。此外，生成式人工智能正在协助工程师设计出只能通过3D打印实现的结构。

设计要点

生产时间—3D 打印连接器可能需要 4 周（或更短），而注塑成型则需要数月（甚至一年）。
标准化—3D 打印非常适合小批量生产的任何类型的定制连接器，用于原型设计、测试，在某些情况下还适用于最终产品。随着质量的提高，3D 打印越来越接近生产符合军事和其他标准的生产质量连接器。
材料规格—3D 打印连接器通常由聚合物制成。有些金属也可以进行 3D 打印。聚合物必须具有电绝缘性、尺寸稳定且能够承受高温。
工艺—SLA（立体光刻）和 DLP（数字光处理）是两种常用于生产连接器的 3D 打印工艺。