制造未来的高度集成电子产品

物联网的存在是当今更为直观的​​数字使“东西”，我们用乘法在我们的日常环境相互作用。把地理解这一点，在这个星球上五十个十亿网页连接的设备等于为每个人现在的生活6+连接的设备。那是一个100倍增加自2003年以来。

虽然有人可能认为任何新的物联网产品都将在采用曲线上落后，但现实远非如此——有许多尚未数字化的“东西”，新的智能将为客户释放价值，为创新者提供机会。随着物联网的发展，我们将在家庭、产品、交通、建筑环境、制造业和工业中的物体和材料中看到更复杂的数字技术。

这场物联网革命是由以摩尔定律预测的速度出现的电气工程的革命性突破所推动的。但要释放无处不在的数字智能的全部潜力，还需要电路之外的创新。将物联网提升到一个新的水平取决于将智能无缝集成到具有挑战性的物理环境中，这就需要一种全新的物联网产品设计方法。

我们可以考虑设计集成的三个层次。为一级设计，考虑制作一个定制的个人电脑。选择你的电路板，内存，热管理，然后选择一个适合所有东西的外壳。为两种设计水平,想你看着里面的第一款手机;从一个层次最多的事是有的，但它是赫然挤在一起。为三级设计在美国，想想现代手机，你可以看到外壳上不同材料之间微妙的接口，消除了对老式天线的需要。

高度集成的产品设计

该外壳是一个工程奇迹，能够抵抗一长串的机械负载场景，充当天线、散热器、用户界面、环境封装，并在极端压力下尽可能少地占用体积。这体现了为物联网设计铺平道路的最先进、高度集成的便携式电子产品设计。在这个空间里，设计和制造的理想是将最少量的理想功能材料放置在完美的地方。

服务于追求这些理想的设计团队的需求是ARRIS的宗旨，我们的新设计和制造工具箱是我们如何做到这一点的。

引入添加剂成型

ARRIS开发了一种称为“添加剂成型”的设计和制造技术，该技术在拓扑优化的几何结构中采用了优化的复合材料方法，以实现最大的机械性能。这种制造技术是可扩展的，因此可以满足许多行业领导者的需求，尽管我们在这里专注于便携式电子设备、物联网设备，以及任何正在集成结构和电子的地方。新的设计纬度来自于在以前不可能的形状和毫米特征尺寸中使用最高性能的结构材料，这对几乎所有移动的物体都很重要。特别是在追求更小，更轻，更坚固，封装更好的设备，具有苛刻的热和天线要求。

上述结构能力可以归因于添加剂成型的独特能力，使连续复合纤维沿着复杂部件的应力矢量排列。这种合成材料的方法与树木的木纹发展来抵抗树枝上的负载的现象非常相似。虽然这些结构纬度值得深入研究，但这里需要注意一组额外的功能纬度。虽然一种材料可以是多功能的，但通常情况下，不同的材料可以更好地执行次要功能。

而且，在这些情况下，通过使设计团队能够在同一零件内将不同材料相邻放置，添加成型打开了全新的可能性。正确的材料，在正确的位置，在单个零件中。通过这样做，电子、信号电路、结构健康监测、金属部件、阻尼、热要求、化妆品和许多其他产品要求可以比今天现有的制造方法更好地解决。这些“更好”的产品实现的一个最常见的好处是通过零件整合和相关的产品体积减少来减少零件数量。

想象这个产品设计的理想的最简单方法是乔治杰特森的车比较天行者卢克的X翼战机。虽然我们可以不知道整个卢克的X翼所有这些功能和材料做的，你不得不承认，亚博的官网手机登录乔治·特森有很多功能打包成一个简单的，优雅的车！（我敢打赌，它成本更低的制造了。）

添加剂成型不仅使这种突破性的产品差异化成为可能，而且它也是一种低能耗、接近零废物的制造过程，创造可回收的热塑性复合产品。这与传统的不可回收热固性复合材料形成了鲜明的对比。传统的热固性复合材料是大多数对材料稍有了解的人都熟悉的一种老式材料。可持续性在今天是必须的。这是正确的做法，大多数顶级品牌都要求这样做，因为它们的客户、员工和股东都要求这样做。这是一个极其重要和令人鼓舞的趋势，因为大规模生产可以对我们的星球产生如此大的影响。

需要不同工程学科的支持

当这样一个时刻到来，当一个重要的新的大规模生产能力上线时，产品设计空间就有机会利用新的设计纬度，进行最大规模的创新。这是激动人心的时刻，但它们也可能像经常发生的变化一样具有挑战性。添加剂成型将用于以各种方式改造产品；然而，这将是前瞻性的设计团队带来的变化。这些人是挖掘和研究如何利用新的设计和制造纬度提升产品设计团队产出的冠军。有时，当他们所使用的设备采用传统材料和工程方法，难以偏离现状时，情况会变得很困难。

尤其是当所有这些组件紧密地包装在一起，以至于需要许多不同工程学科的认可。在阿里斯，与这些思想领袖的合作每天都激励着我们。我们宗旨声明的第二行是“我们与世界上最具创新性的公司合作，共同设想、设计和制造未来。”第一行是“通过为每个人创造最高性能的产品来提升人性。”我们离不开“1”。

对消费电子产品的再思考

材料和制造创新的影响将首先体现在消费电子领域，在这个领域，竞争和更短的产品生命周期创造了快速的创新。

摩尔定律带来的计算能力令人难以置信的进步，但在今天的笔记本电脑和智能手机是远远聪明比十年前，他们仍然安置在本质上是相同盒和外壳。下一步是拟合所有功能集成到一副眼镜和各种其它新价值创造设备。这些挑战代表了新的方法和产品结构的机会，尤其是设计师解决较小的外形尺寸为身打扮。

加成型满足几个关键方面的需求：

• 更轻、更强的多材料。用更少的钱做更多的事。通过更轻的重量，更强的复合材料选择，提高抗跌落和冲击性能，允许更薄，更紧凑的形状因素。
• 超薄功能。实现更薄的外壳，同比下降〜0.2mm左右，不影响强度或功能。这是变革：设备可以比更小，更轻，与传统方法或获得更大的电池和其他功能的附加量。
• 嵌入式电子产品。将天线、传感器、无线充电系统和其他电子部件直接集成到复合材料结构中，可以创建复杂的功能部件，无需额外组装，并减少因振动、冲击或其他应力而导致故障的可能性。
• 多功能。将不同材料无缝结合，提供多功能区域，如rf透明窗口或位置优化的强度、刚度、热和电气性能。
• 部分整合。嵌入式电子和多功能减少了对夹子、支架、紧固件和其他部件的需求。这意味着更大的弹性，也意味着更精简和更划算的制造和装配过程。

这些能力改变我们对消费类电子产品的方式，和外壳不再是一个事后的想法。

升级后，工业电子，太

消费类设备并不是制造业创新产生影响的唯一领域。添加剂成型用于要求高性能的关键工业应用。

的获奖Skydio X2无人机举例来说，所用的添加剂成型，以使17部分的合并组装成一个单一的，多功能的结构。机身设计具有的重量的一小部分的强度和钛的刚度，同时还充分利用碳和玻璃纤维的多材料的方式来实现的功能要求。

• RF透明，玻璃纤维的窗口被定位上述GPS电子以用作外壳即启用通畅通信。
• 最高比强度/比刚度的碳纤维复合材料通过支撑和保护光学设备的结构臂对齐。
• 抗冲击的定向纤维增强了手臂的末端。
• 树脂丰富的表面允许光泽和缎面a级表面的造型，而不需要后处理，并具有独特的图案和图形，使产品非常引人注目和获奖的外观。

通过将最先进的材料和制造方法引入无人机空间，ARRIS正在为航空结构设计师扩展可能的边界。通过将快速创新、新鲜的设计和工程思维引入一个传统缓慢的行业，像Skydio这样的公司正在提高标准。

作为另一个例子，添加剂成型允许桁架，以连续的碳或玻璃纤维的强度和刚度的最终重量梁。桁架比工字梁和其他挤压形状更通用，可以在诸如风、航空航天和各种工业应用的负载情况下进行优化，在这些应用中，耐腐蚀复合材料比连续喷涂金属结构更具成本效益。通过将热固性复合材料的现有工业用户转变为更可持续的热塑性塑料，ARRIS也在帮助行业领导者实现可持续发展目标。

仅汽车创新

汽车行业和人类流动性正在经历一场巨大的变革。数字技术、汽车架构，甚至商业模式都在这个通常以缓慢渐进为特征的领域突然发生了变化。电子产品就是其中之一车辆总成本的50%到2030年，以及类似于在航空OEM轻质商用飞机的经济压力，在未来的移动性领导者减轻体重来改善这些智能，高效利用车辆的总拥有成本。

对于谁想要达到超越渐进式的改进设计，添加剂成型的能力使团队能够走在设计和材料的理想退后一步，看看。通过使功能性材料被嵌入到单一的优化结构，团队可以从根本上巩固和简化大型，复杂的组件插入性能，功能和整体产物可取更加智能，最优的解决方案。而在比赛中什么是在流动性未来，为得到它的权利，奖品是极端的。

最终的性能满足最终的可伸缩性

ARRIS的核心是满足产品设计团队在材料、形式和功能方面追求工程和设计理念的需求。虽然我们的设计和制造工具箱是下一步工作的关键，但催化这些设计团队的个人冠军才是真正的变革推动者。只有当这些人成功地解决了工程纪律、产品利益相关者和组织团队动态问题，从而实现比以前更好的更综合的结果时，变革才有可能。

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本文由Arris Composites的首席执行官Ethan Escowitz撰写，Arris Composites是下一代复合材料的供应商，面向大众市场应用，包括航空航天、汽车、体育和消费品。https://arriscomposites.com