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Impresión funcional: los avances tecnológicos, la digitalización masiva y los cambios en nuestros hábitos de vida y consumo han hecho que el mercado de productos electrónicos haya experimentado una progresión vertiginosa en las últimas décadas
Solo en el segmento de la electrónica de consumo se estima que las ventas rondan los 1000 billones de dólares en 2024, a los que habría que sumar los mercados de aquellas aplicaciones que incorporan alguna funcionalidad electrónica como sensórica, calefactores o antenas.
Lejos de estancarse, el sector ha encontrado nuevas vías de expansión gracias a las necesidades y oportunidades que brinda la conectividad generalizada y el Internet of Things. Hay una demanda real por dotar de funcionalidades electrónicas a nuevos productos y sin embargo, las tecnologías convencionales encuentran límites intrínsecos a los procesos y materiales utilizados habitualmente.
El reto es integrar dichas funcionalidades allí donde no era posible hacerlo de manera eficiente hasta ahora: la solución puede estar en la impresión funcional.
Circuitos impresos rígidos (PCBs) convencionales. ¿Todo ventajas?
La electrónica convencional ha sido la columna vertebral de la innovación tecnológica durante décadas. Basada en circuitos impresos rígidos (PCBs), esta tecnología ha permitido el desarrollo de una amplia gama de dispositivos electrónicos, desde ordenadores personales hasta equipos médicos.
- Estas PCBs rígidas se caracterizan por su solidez y durabilidad, lo que las hace ideales para aplicaciones donde la estabilidad del circuito es primordial.
- Además, su fabricación estandarizada facilita la producción en masa, lo que reduce costes y tiempos de producción.
No obstante, la rigidez de estas PCBs también implica limitaciones significativas.
- Su incapacidad para doblarse o estirarse limita su uso en aplicaciones que requieren flexibilidad como dispositivos portátiles o ropa inteligente.
- Además, su tamaño y forma fijos pueden ser un obstáculo en el diseño tanto de productos más pequeños y ergonómicos, como de aquellos más grandes y geométricamente complejos.
Estas restricciones plantean la pregunta: ¿cómo podemos superar estos desafíos y qué alternativas existen para la electrónica convencional?
Habilitando la integración total
La solución a las limitaciones de la electrónica convencional puede venir de la mano de la impresión funcional, una tecnología emergente que promete revolucionar el diseño y la fabricación de dispositivos electrónicos. A través de los avances en técnicas de impresión, desde la bien asentada serigrafía a los diversos métodos digitales de jetting, ahora es posible depositar materiales funcionales sobre sustratos flexibles o, incluso directamente sobre la pieza final.
Esto permite la creación de circuitos que se adaptan perfectamente a las formas y movimientos del entorno en el que se integran, abriendo un abanico de posibilidades para el diseño de productos innovadores y personalizados.
La impresión funcional no solo supera los desafíos de tamaño y rigidez, sino que también facilita la producción de componentes electrónicos como sensores, calefactores, antenas y circuitos de iluminación. Incluso puede llegar a reemplazar el cableado convencional, lo que resulta en dispositivos más ligeros y con mayor eficiencia en el uso del espacio.
Esta tecnología está marcando el inicio de una nueva era en la electrónica, donde la flexibilidad y la integración a medida son clave para satisfacer las demandas de un mercado en constante evolución y con expectativas cada vez más altas.
Innovación sostenible de producto y proceso
Desde la perspectiva de la sostenibilidad, la impresión funcional representa un avance significativo. Al ser una tecnología aditiva se depositan materiales únicamente donde son necesarios, lo que reduce el desperdicio y el consumo de recursos. Esto contrasta con los métodos tradicionales que suelen ser sustractivos, eliminando material para dar forma al producto final. Además, la capacidad de utilizar tintas y sustratos biodegradables o reciclables potencia aún más el perfil ecológico de esta tecnología, alineándose con las crecientes demandas de responsabilidad ambiental en la producción industrial.
En cuanto al proceso, la naturaleza digital de algunas técnicas de impresión funcional permite una mayor flexibilidad y agilidad en los flujos de trabajo. La transición de los diseños desde el concepto hasta la producción es más rápida y eficiente, ya que se pueden realizar ajustes en tiempo real sin la necesidad de cambiar herramientas físicas o moldes. Esto facilita la experimentación y la personalización, permitiendo a los fabricantes responder con rapidez a las tendencias del mercado y a las necesidades específicas de los clientes.
Pero es en el ámbito de la innovación de producto donde la impresión funcional realmente brilla, abriendo la puerta a aplicaciones disruptivas que antes eran impensables. La capacidad de integrar electrónica en prácticamente cualquier superficie y forma posibilita la creación de productos inteligentes y conectados en sectores tan diversos como el aeroespacial, la medicina o la arquitectura.
Estamos ante el umbral de una era donde la funcionalidad y la forma se fusionan, llevando la innovación a un nivel completamente nuevo.
La apuesta de TECNALIA
En TECNALIA estamos convencidos del gran impacto que estas tecnologías van a tener a corto-medio plazo, por lo que hemos apostado por una estrategia de especialización basada en el conocimiento histórico de la organización y las sinergias entre los distintos grupos de investigación.
Así, estamos desarrollando soluciones transversales a todos los sectores y enfocados las siguientes aproximaciones de la impresión funcional:
- Integración de funcionalidades directamente sobre superficies final, independientemente de su geometría y material. Desarrollamos los procesos necesarios gracias a una base de datos de materiales propia y un completo laboratorio que cuenta con las principales tecnologías de impresión y un equipamiento singular de impresión e hibridación sobre superficie 3D.
- Embebido de funcionalidades impresas en composites. Hemos patentado un proceso para la impresión e hibridación de electrónica en las capas que componen el material, para su posterior procesado mediante todo tipo de tecnologías de fabricación de material compuesto.
- Fabricación aditiva de producto electrónico. Estamos explorando las posibilidades de embeber funcionalidades impresas durante el proceso de fabricación aditiva de polímeros, gracias a un equipo singular multicabezal que permite la impresión simultánea de estructuras poliméricas 3D e integración de printed electronics.
- Integración de alimentación y comunicaciones inalámbrica. Somos conscientes de que el conectorizado es uno de los retos a superar por la impresión funcional. En TECNALIA apostamos por eliminar, en algunos casos, los conectores físicos, sustituyéndolos por antenas impresas para la captación y transmisión de energía y datos.
La impresión funcional es ya una realidad y se ha convertido en un complemento muy atractivo a la electrónica convencional con múltiples aplicaciones en todo tipo de sectores. Desde la automoción al sector aeroespacial, pasando por la salud, el packaging o la construcción, mediante la integración impresa de funcionalidades electrónicas las empresas están consiguiendo dotar de valor añadido a sus productos, lo que se traduce directamente en un aumento de la competitividad.
Desde TECNALIA acompañamos a las empresas en este camino aportando una amplia experiencia en impresión funcional, pero también en el resto de tecnologías que requiere cada caso de uso particular.
