La FED (Fachverband Elektronikdesign und -fertigung) y el Instituto Tecnológico de Núremberg organizaron una jornada tecnológica sobre proyectos de investigación actuales y aplicaciones industriales iniciales de la electrónica 3D de fabricación aditiva. Además, se debatió su clasificación y las herramientas EDA adecuadas y se organizó una exposición comercial con sesión de pósters.
En el Instituto Tecnológico de Núremberg se debatió sobre las posibilidades de la electrónica más allá de la tradicional y sobre lo que está estudiando la investigación aplicada en el evento especializado "Electronics goes 3D - Disruptive innovations open up new applications". Poco antes, el grupo de trabajo de la FED sobre electrónica 3D había publicado un libro blanco sobre la clasificación de los procesos de fabricación aditiva para ayudar a fabricantes y usuarios en la selección y categorización de los conceptos de electrónica 3D.
Tras la inauguración oficial y la bienvenida a los más de 80 participantes por parte de los dos moderadores, Markus Biener, de Zollner Elektronik y del Grupo Regional FED de Núremberg, y Hanno Platz, de la GED Gesellschaft für Elektronik und Design y responsable del Grupo de Trabajo FED sobre Electrónica 3D, siguió el discurso de bienvenida del anfitrión, el Prof. Dr. Marcus Reichenberger, del Instituto de Química, Materiales y Desarrollo de Productos del Instituto Tecnológico de Núremberg, quien a continuación presentó su instituto y sus actividades.
Ocho ponencias ofrecieron una buena visión de conjunto y perspectivas
Wolfgang Mildner, de MSW Tech, explicó que la electrónica se está convirtiendo en electrónica 3D y mostró el camino que va de la electrónica impresa a la electrónica estructural 3D. La electrónica impresa es una tecnología de plataforma con la que pueden realizarse componentes y sistemas finos, flexibles y ligeros, lo que requiere materiales plásticos y metálicos especiales, así como tecnologías de producción. Wolfgang Mildner habló de la hoja de ruta OE-A (de la Asociación de Electrónica Orgánica e Impresa) para la electrónica impresa y la electrónica estructural 3D, que apunta al futuro, y señaló que nadie puede realizarla solo y que, por tanto, es necesaria la colaboración.
Julian Schirmer, de Carl Zeiss SMT, habló de su proyecto de doctorado MecDruForm para la producción de módulos mecatrónicos basados en películas de plástico mediante la combinación de tecnologías de impresión, conformado y moldeo por inyección. El trazado del circuito se transfiere a las películas mediante serigrafía y se funcionaliza eléctricamente. A continuación, los SMD se ensamblan mediante tecnologías de conexión estándar (soldadura y unión conductiva) para crear soportes de circuitos 2D funcionales. A continuación, se les da forma tridimensional mediante conformado a alta presión y se protegen mediante moldeo por inyección. Julian Schirmer abordó los retos que plantean las tensiones que intervienen en el conformado y el sobremoldeado. Entre otras cosas, se analizaron las propiedades eléctricas y mecánicas de las resistencias de chip sobre distintos sustratos poliméricos en función de la posición. Se presentaron los resultados y un demostrador funcional.
Wolfgang Mildner
Julian Schirmer
Dr. Rolf Baltes
Con el título "Introducción a la electrónica impresa en 3D", el Dr. Rolf Baltes, J. A.M.E. S., hizo una breve introducción a la tecnología AME (Additively Manufactured Electronics), destacando sus ventajas y los retos asociados. La AME abre posibilidades de diseño completamente nuevas, que llevan a abandonar las placas de circuitos impresos en favor de las estructuras 3D.
Michael Schleicher, de Semikron Danfoss y del grupo de trabajo de electrónica 3D de la FED, facilitó información sobre la clasificación de la electrónica 3D. El grupo de trabajo ha recopilado y preparado los conocimientos sobre estas nuevas tecnologías para sus miembros y los expertos interesados. La clasificación, que ahora se ha publicado en forma de libro blanco, se ha acordado en debates con institutos y socios industriales. El libro blanco, de 26 páginas, define cinco clases de integración de la electrónica con los procesos de fabricación aditiva. También analiza las oportunidades y el potencial de mercado de los procesos de fabricación aditiva e identifica las herramientas eCAD y los formatos de datos adecuados como futuros campos de trabajo.
El Dr. Martin Hedges, de Neotech AMT, analizó los procesos de "Electrónica escalable impresa en 3D: del desarrollo a la producción en serie". Las técnicas de impresión, preprocesado y postprocesado se combinan con las tecnologías SMD para permitir la producción de electrónica 3D controlada digitalmente. Las cadenas de procesos pueden reconfigurarse fácilmente para realizar con rapidez cambios en el producto y son escalables hasta la producción de grandes volúmenes. Se debatió la selección de métodos óptimos de impresión, preprocesado y postprocesado y se presentaron aplicaciones actuales.
En el Instituto de Tecnología de Núremberg, el proyecto de investigación "PrESens" del IGF investigó el uso de métodos y procesos de impresión innovadores para crear estructuras funcionales en componentes individuales. Yevgeny Roudenko, del THN, presentó el proyecto, centrado en la producción de sensores resistivos (sensores de deformación o temperatura) en objetos 2D y 3D. La integración de sensores resistivos en engranajes, elementos de máquinas, estructuras de soporte, etc. permite controlar continuamente las cargas mecánicas y térmicas durante el funcionamiento y puede utilizarse para el mantenimiento predictivo.
El proyecto Tinker pretende desarrollar una nueva forma de fabricar sensores de radar y lidar que ahorre costes y recursos. El Dr. Pavel Kulha, de ProFactor, lo describe, junto con la planta piloto diseñada para ello, en su artículo "Tinker EU - Sensor package fabrication via additive manufacturing for automotive sector". La solución propuesta ofrece un alto grado de flexibilidad y fiabilidad gracias a su naturaleza modular.
Valentin Storz, de Nano Dimension, ofreció información sobre la fabricación aditiva de productos electrónicos (AME) y su estado, perspectivas y aplicaciones. Las aplicaciones de la tecnología AME son diversas y se extienden ahora a la fabricación de productos en serie. Sensores, antenas, circuitos impresos en 3D, wearables, dispositivos médicos, robots y conjuntos electrónicos para la industria aeroespacial se realizan con ella. Una ventaja particular de la fabricación aditiva es que puede utilizarse para realizar diseños y productos complejos e innovadores que no serían posibles con métodos convencionales.
Dr. Martin Hedges
Yevgeny Roudenko
Prof. Dr. Tilman Botsch
De la práctica a la producción en serie
La conclusión del primer simposio "La electrónica va en 3D" es que las nuevas tecnologías AME tienen un enorme potencial y, a pesar de los retos que aún existen en lo que respecta a las herramientas de diseño, ya son aptas para su uso práctico hasta la producción en serie. Se dispone de los procesos y materiales necesarios, así como de los equipos precisos.
