Der Aufschwung des 3D-Drucks verspricht tiefgreifende Veränderungen am Markt für eingebettete Systeme – eine Beschleunigung des Prozesses der Prototypenerstellung auf kurze Sicht und die Schaffung revolutionärer Produkte, die die Grenzen zwischen physikalischen und elektronischen Designs verschwimmen lassen, in der ferneren Zukunft.
Weltweit werden dem Marktumsatz in der 3D-Druckbranche bis zum Jahr 2020 jährliche Wachstumsraten von bis zu 40 Prozent vorausgesagt. Die aggregierte Marktgröße soll dabei nach Angaben des Marktforschungsunternehmens IHS Inc. von 5,6 Milliarden US-Dollar im Jahre 2014 auf über 35 Milliarden US-Dollar ansteigen.
Der 3D-Druck, der oft als additives Herstellungsverfahren bezeichnet wird, ist definiert als schichtweiser Aufbau eines Materials zur Erzeugung von Objekten aller Art. Da in 3D gedruckte Objekte auf am Computer entworfenen Modellen basieren, lassen sich mittels additiver Herstellung ganz leicht Objekte erstellen, die weit komplexer sind als dies mit konventionellen subtraktiven Herstellungstechniken möglich wäre.
Anfänglich wurden für 3D-Drucker Polymerkunststoffe verwendet. Bei der additiven Herstellung kommt heutzutage jedoch ein breiteres Spektrum an Rohstoffen zum Einsatz, wie etwa Metalle und hochmoderne Nanomaterialien wie Graphen.
Eine der naheliegendsten Anwendungen für 3D-Druck ist das Rapid Prototyping.
Dem früheren IHS-Analysten Alex Chausovsky zufolge ist der 3D-Druck ein mit weitaus weniger Kosten verbundener Ansatz zur Erstellung von Prototypen als herkömmliche Fertigungstechniken, da hier die Notwendigkeit personalisierter Werkzeuge oder Spritzgussformen entfällt. Chausovsky merkte an, dass Ford Motor Co. in der Vergangenheit sage und schreibe vier Monate und 500.000 US-Dollar aufwenden musste, um den Prototyp für einen Einlasskrümmer eines Motors anzufertigen. Mit 3D-Druck brauchen die Ingenieure bei Ford heute nur noch vier Tage und 3.000 US-Dollar.
Mithilfe von additiven Herstellungstechniken können Ingenieure in einem Ausmaß Designs testen, Änderungen umsetzen und neue Konfigurationen überprüfen, das bis dahin nicht möglich gewesen wäre. Aufgrund der Kosten für 3D-Druck wird sich der Wirkungsgrad dieser Technologie in der nahen Zukunft wahrscheinlich auf den Prozess der Prototypenfertigung beschränken. Für im Bereich der eingebetteten Systeme tätige Teams, die sich zunehmend der Anforderung kürzerer Entwicklungszeiten gegenüber sehen, kann der 3D-Druck dazu beitragen, die Entwicklungszeiten für die mechanischen Segmente von Designs zu verkürzen.
Die 3D-Drucktechnologie könnte laut VDC Research auch die Entwicklungszeiten für Leiterplatten reduzieren. Die Entwicklung von Leiterplatten kann einen erheblichen Zeitaufwand mit sich bringen und die Optimierungsrunden können teuer und langwierig ausfallen. VDC stellte fest, dass Leiterplatten und selbst Kondensatoren mithilfe von 3D-Drucktechnologie gedruckt werden können. Dies würde es einem Team ermöglichen, bereits Stunden nach Fertigstellung des Entwurfs einen testfähigen Prototyp zu erhalten. Die Auswirkungen auf die Markteinführungszeit wären unter Umständen dramatisch.
Mit zunehmender Verbesserung der 3D-Drucktechnologie und sinkenden Kosten könnte die Technologie zur Herstellung der eigentlichen Systeme verwendet werden. Dadurch könnte es möglich sein, per 3D-Druck gefertigte Elektronik direkt in die mechanischen Komponenten oder Gehäuse der jeweiligen Geräte zu integrieren.
VDC schweben neue Hochgeschwindigkeitssysteme mit 3D-Technologie vor, die Tinte aus Nanomaterialien verwenden, um elektronische Schaltungen zu drucken. Ein solches System könnte beispielsweise Automobilstoßfänger herstellen, die mit einem elektronischen, in die Struktur eingebetteten Kollisionsschutzsystem ausgestattet wären.
Diese Art der 3D-Drucktechnologie würde den Entwicklungsprozess bei eingebetteten Systemen radikal verändern und physikalische und elektronische Ingenieursleistungen in einem einzigen nahtlosen Prozess vereinen, der Produkte hervorbringen könnte, die man sich heute noch nicht vorstellen kann.