- La nueva técnica de impresión permite depositar circuitos electrónicos directamente sobre superficies curvas, abriendo nuevas aplicaciones.
- El equipo de investigación combina robótica y monitorización en tiempo real para mejorar la precisión de impresión.
- Nuevos materiales de tinta afrontarán entornos extremos y mejorarán la durabilidad de los productos electrónicos.
- Contour Circuits recibe financiación para avanzar en el desarrollo de la tecnología y explorar la impresión multimaterial.
Una nueva tecnología de impresión promete depositar circuitos electrónicos directamente sobre superficies curvas y tridimensionales, abriendo la posibilidad de fabricar sensores y otros productos electrónicos que no pueden producirse con los métodos planos tradicionales. La investigación está dirigida por Ethan Secor, profesor asociado de Ingeniería Mecánica de la Iowa State University, y por la startup que él mismo fundó, Contour Circuits. El equipo está desarrollando un método basado en impresión por aerosol que deposita materiales electrónicos con alta precisión sobre superficies complejas. A diferencia de las impresoras de inyección de tinta tradicionales, la impresión por aerosol convierte la tinta líquida en una fina niebla que es transportada por una corriente de gas a través de una boquilla, lo que permite al sistema imprimir patrones de tan solo 10 a 100 micras.
La robótica mejora la precisión
Los investigadores están combinando actualmente este proceso de impresión con robótica, software y monitorización en tiempo real para controlar cómo se deposita el circuito sobre la superficie curva.
Uno de los sistemas del equipo monta la impresora de aerosol sobre un brazo robótico articulado, una configuración que permite desplazar la boquilla sobre superficies irregulares, aunque también plantea nuevos retos de posicionamiento y planificación de trayectorias. El objetivo es que el proceso sea lo suficientemente preciso como para producir circuitos electrónicos fiables sobre formas tridimensionales complejas. Secor afirma: «El trabajo que realmente me emociona ahora mismo es la impresión conforme a la superficie. En los próximos dos o tres años, esta será una de nuestras grandes apuestas. Nos dedicaremos a desarrollar aplicaciones para esta tecnología». Las posibles aplicaciones abarcan sectores como energía, medicina, manufactura, aeroespacial, telecomunicaciones y seguridad.
Nuevas tintas frente a entornos extremos
Mejorar la durabilidad de la electrónica impresa es igualmente crucial y depende de que los dispositivos sigan funcionando correctamente tras su fabricación. Secor investiga nuevos materiales de tinta capaces de soportar condiciones extremas, entre ellas las variaciones bruscas de temperatura que se dan en el espacio. Esta investigación cuenta con el respaldo de una subvención reciente de la National Science Foundation. El equipo presta especial atención a los fallos que se producen en las conexiones entre semiconductores basados en silicio y circuitos electrónicos de mayor tamaño. Los investigadores señalan en el resumen del proyecto: «Los sistemas electrónicos capaces de operar en entornos extremos son muy relevantes para aplicaciones en energía, infraestructura, industria aeroespacial y espacial».
La NASA también respalda los esfuerzos de comercialización.
Hacia la impresión multimaterial
Contour Circuits, fundada por Secor y el exestudiante Jeremy Rurup, ha obtenido un contrato de transferencia tecnológica para pequeñas empresas de US$150,000 (約 HK$1,170,000) para impulsar el desarrollo de esta tecnología. La empresa desarrolla su actividad en el Roy J. Carver Co-Laboratory de la Iowa State University. El equipo también explora la impresión de múltiples materiales en un mismo proceso de deposición. Secor compara el concepto con el paso de la impresión en blanco y negro a la escala de grises: la composición del material impreso puede variar sobre la superficie, lo que permitirá a los ingenieros controlar mejor las propiedades eléctricas y físicas de los componentes impresos.
El interés de Secor por la electrónica impresa surgió durante sus estudios de posgrado en la Northwestern University, donde inicialmente se centró en tintas de grafeno. A medida que profundizaba en la investigación, su ámbito se amplió a la electrónica flexible, la electrónica con metales líquidos, los supercondensadores miniaturizados y las baterías de iones de litio. Finalmente empezó a construir y modificar hardware de impresión, en lugar de depender exclusivamente de sistemas comerciales. Secor explica: «Aprendí a construir impresoras, lo que me abrió muchas líneas de investigación. Ahora construimos y personalizamos nuestro propio hardware. Así, mientras otros grupos de investigación trabajan con una caja negra, nosotros podemos abrirla, entender cómo funciona y mejorarla».
Impacto de la nueva tecnología en las aplicaciones electrónicas
El desarrollo de esta nueva técnica de impresión en aerosol revolucionará la forma de fabricar productos electrónicos. Al permitir imprimir circuitos con precisión sobre superficies curvas complejas, en el futuro será posible fabricar dispositivos electrónicos más flexibles y adaptables, sobre todo en sectores clave como la medicina y la industria aeroespacial. La apuesta del equipo de investigación por mejorar la durabilidad y la capacidad de soportar entornos extremos revela una visión de futuro a largo plazo. A medida que la tecnología avance, este método de impresión podría convertirse en el estándar de una nueva generación de productos electrónicos, impulsando la innovación y el desarrollo del sector.