在可能性的边缘进行打印：泰科电子如何利用微3D打印技术

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当连接器的几何尺寸过小无法使用传统工具，或者过于复杂导致在设计得到验证前开模缺乏合理性时，制造商面临着如何推进的艰难抉择：在何种情况下开模依然具有意义？

对于泰科电子（TE Connectivity）而言，这些挑战正日益推动微3D打印技术应用于对精度、速度和材料性能要求极高的领域。该公司已利用该技术开发了具有亚100微米特征的高带宽数据连接器，生产了用于医疗传感器的微型生物相容性组件（该传感器具有血液接触资质），并在无需传统工具的情况下将小批量连接器组件直接投入生产。

泰科电子（TE）数十年来一直在为应对这类挑战做准备。早在1986年，当工业3D打印还只是一个梦想时，该公司就已经在尝试光固化技术，并将增材制造视为一项严肃的工程工具。近四十年后，增材制造的作用发生了显著转变。泰科电子的工程师们现在开发具有更小特征和更严格位置要求的连接器，其客户的生产批量往往差异巨大。核心挑战在于，如何在每个组件的设计仍在不断演变时决定其制造方式——以及最终是否根本不需要开模。

早期对增材制造的投入

这种早期的投入反映了泰科电子运营方式中的某些结构性特征。泰科电子已将增材制造纳入其全球开发基础设施。尽管公司规模庞大——拥有约93,000名员工、10,000名工程师以及遍布多个大洲的工厂——但其最严苛的原型制作和开发工作大多集中在工程原型创新中心（EPICenter）以及位于宾夕法尼亚州哈里斯堡的航空航天、国防与海事（AD&M）快速响应团队（RRT）。EPICenter作为连接器应用的内部服务局运作。从数据基础设施和医疗设备到航空航天系统，它运行着40多台增材制造设备，每年打印超过150,000个连接器零件。哈里斯堡的RRT也充当着试验场；一旦在那里得到验证，随着需求的增长，这些工艺可以在欧洲、亚洲和北美洲的区域站点进行复制，使生产更贴近需求并减少运输需求。

泰科电子航空航天、国防与海事（AD&M）集团的高级制造与工艺开发工程师Ben Dopp在这些运营部门工作了十年。他估计，在此期间公司生产了数百万个增材制造零件，从2019年的每年约40,000个零件增长到2025年的超过100,000个。任何特定零件所使用的工艺取决于其几何形状、材料要求、批量和预期用途。这种决策框架，而非任何单一技术，决定了泰科电子如何应对传统方法达到极限时出现的连接器问题。

传统方法捉襟见肘之处

推动更广泛使用微3D打印的压力是任何连接器工程师都熟悉的：设备不断微型化，组件密度增加，数据速率攀升至几微米的位置误差就会降低性能的频率。泰科电子所处的市场通过向小批量、多品种工作的转变加剧了这种压力——特别是在航空航天和国防领域——这些领域的开发周期正在缩短，单个项目可能只需要几百个单元。

微注塑成型面临两方面的挑战：技术和经济。在几何方面，低于几百微米的特征很快就会在拔模角度、顶出路径和工具接入方面遇到硬性限制。在经济方面，数周的工具制造交货期使得迭代设计成本高昂，而在500个单元以下的批量中，这种投资很少能收回成本。正如Ben所说：“微增材制造让泰科电子能够对那些否则开模不经济的工作说‘是’。”

这一挑战促使他的团队在2019年评估了Boston Micro Fabrication（BMF），该平台专为超越传统工具能力的精细特征工作而构建的微精度3D打印平台所吸引。投资决策由实际标准决定：成本、占地面积，以及关键的一点，一个开放的材料平台，不会将泰科电子局限于专有材料集。在评估了样品零件后，泰科电子在加州的一个实验室安装了其首台BMF microArch系统，随后于2020年将其移至EPICenter。此后，AD&M集团又增加了一台系统。Ben估计，10微米的分辨率足以满足泰科电子近99%的连接器应用——这一能力正是BMF技术的核心。

其底层工艺，即投影微立体光刻（PµSL），是一次性曝光每一层，而不是逐点描画，从而同时提供了功能性微特征所需的分辨率和生产所需的重复性。自采用BMF系统以来，这些打印机发挥了两个截然不同的作用：在承诺开模之前加速连接器开发，以及在批量或时间表使其成为最可行途径时直接生产零件。

在开模前测试连接器

泰科电子数据连接团队的一个早期项目清晰地说明了这一开发案例。该团队正在开发用于服务器到服务器和板对板连接的高频连接器，其运行速度远高于100 Gb/s。随着组件尺寸的缩小，日益精细的特征将现有的原型制作工具推向了极限。微模具可以生产这些零件，但这意味着在设计得到全面评估之前就要投入大量资金。

相反，泰科电子打印了载体、盖子和几个其他组装组件。在超过十次的设计迭代中，工程师们在每个阶段都进行了机械和电气测试，而无需在每个阶段制作新工具——始终将真实位置保持在30微米以内，并生产出厚度小于100微米的壁。

其价值在于准确性和重复性。只有当打印原型的尺寸和组装位置足够准确以指导下一个工程决策，并且足够一致以确保每个零件都在公差范围内时，它才是有用的。在这里，它们做到了。泰科电子在整个开发过程中使用了打印的组件，然后直接转向硬模具——完全绕过了软模具。仅一个铝制软模具就需要四到八周的时间，加上调节，成本接近100,000美元。推迟这一承诺给了团队在完成测试并锁定设计之前的空间。同样的方法也延续到了下一代高频项目的努力中。

精度只是起点

虽然数据连接器项目证明了微3D打印在设计和开发过程中的价值，但医疗传感器应用提出了不同的挑战：将微米级精度转化为可重复的生产工艺。

该组件大约为1×1×2毫米，需要通孔、凹槽和定位特征，以及具有血液接触资质的材料。使用BMF的微3D打印系统，泰科电子评估了两种兼容的生物材料，这两种材料均满足细胞毒性和生物相容性要求。在初始需求约为每年9,000个零件的情况下，团队设计了一种每天可产出约2,000个零件的生产工艺，证明了微3D打印能够同时满足该应用的尺寸精度和吞吐量需求。产能并非全部挑战；一旦产量提高，处理和小于一粒米的组件的检查就成了制约因素。

这项工作强调，成功打印高精度的微米级组件只是第一步。必须解决材料性能、方向、清洁、处理和检查等问题，才能将成功的原型转化为可重复的生产工艺。这一经验随后帮助泰科电子将该技术应用于其他要求苛刻的医疗应用，包括颅内传感器。

对更广泛生产过程的同样关注也适用于医疗应用之外。另一项连接器工作展示了微小的工艺改变如何重塑后续工作。AD&M快速响应团队需要一个从组件侧面延伸出的扁平法兰，其高度需要严格控制，以确保其在壳体内正确就位并确保适当的堆叠公差。使用支撑打印悬垂结构通常会留下需要机加工的痕迹。

相反，Ben和RRT在逐层的基础上调整了光曝光和时间，直接形成了法兰，实现了小于20微米的精度，并消除了原本每个零件需要大约20分钟熟练机加工时间的二次机加工操作。

这个例子强化了泰科电子应用中普遍看到的一个教训：微3D打印的经济性不仅取决于打印工艺本身。清洁、检查、支撑去除、处理和二次机加工都可以决定该工艺在所需批量下是否可行。

当打印零件成为生产零件时

虽然大批量连接器应用最终可能证明对硬模具的投资是合理的，但对于小批量生产，经济性却大不相同。例如，在泰科电子的航空航天、国防和海事团队中，客户每年可能只需要几百个专用连接器，在这种批量下，模具的成本和交货期很难证明其合理性。在这些情况下，泰科电子直接在BMF微3D和其他打印平台上制造许多零件。

这项工作涵盖了桶式、RF/同轴连接、对齐特征，以及其他对位置精度至关重要的精细几何形状。Ben指出，有一个连接器最初是一个小批量样品运行，现在以每年约500个的批量进行打印生产，泰科电子通过其RRT团队提供包括3D打印、机加工和定制模压硅胶密封件在内的完整零件。其他快速响应工作也遵循相同的逻辑：在大约四周内交付完全组装好的、由泰科电子制造的功能性连接器。

生产规模的微3D打印也带来了保持质量一致、检查、材料文档和可追溯性的明确责任。据Ben介绍，泰科电子的角色不仅仅是打印零件，而是可靠地生产和验证它。这项工作得到了BMF平台的尺寸稳定性和重复性的支持。

从泰科电子的经验中得出的并不是增材制造将取代注塑成型的论点。相反，微3D打印为其工程师提供了更大的灵活性，以决定何时以及是否承诺使用传统工具。对于大批量应用，它可以在开模前实现多次设计迭代和功能测试；对于小批量、专用组件，它可以直接提供一条可行的生产途径。

在数据、医疗和航空航天应用中，决策最终取决于零件的要求：其几何形状、精度、材料、批量和时间表。随着这些要求变得越来越苛刻，微3D打印正在扩大泰科电子能够解决的连接器挑战范围，包括一些传统制造在经济上或实际上无法解决的一些挑战。

资讯来源

- Connector Supplier（2026-10-13） - 原文：Printing at the Edge of Possibility: How TE Connectivity Leverages Micro-3D Printing - https://connectorsupplier.com/printing-at-the-edge-of-possibility-how-te-connectivity-leverages-micro-3d-printing/