Como por arte de magia, una pantalla brillante responde al más ligero toque de un dedo sin la mediación de botones ni interruptores. Ese poder de interacción táctil que tienen nuestros móviles se lo confiere una tecnología invisible: los sensores capacitivos. Se trata de una de las tantas aplicaciones de la electrónica impresa, un sector que posee grandes proyecciones de futuro. Porque, además de los smartphones, esta tecnología tiene un amplio rango de usos como los dispositivos del Internet de las Cosas (IoT), la monitorización industrial, la tecnología sanitaria o la exploración aeroespacial.
«En resumen, hacemos algo muy esencial: imprimir cables, pistas conductoras para fabricar sensores, pistas de iluminación y otros componentes electrónicos», incide Jesús Corres, profesor titular e investigador del Departamento de Ingeniería Eléctrica, Electrónica y de Comunicación en la Universidad Pública de Navarra (UPNA).
De ahí que varias consultoras como Precedence Research o Global Market Insights auguren que la demanda de esta tecnología aumentará de forma notable en los próximos años y que sus ventas crecerán más de un 20 % hasta 2030. Una expansión que también se verá aupada por los nuevos desarrollos e innovaciones en este campo.
Precisamente, el grupo de investigación de la UPNA se ha centrado a lo largo de los últimos años en poner a punto técnicas emergentes dentro de la impresión funcional como la impresión EHD (electrohidrodinámica) o el esprayado de tintas conductoras en superficies rígidas y flexibles.
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En ese camino, el equipo del centro educativo identificó sinergias con Centro Stirling. «En la actualidad, la mayor parte de la electrónica impresa se realiza con una técnica llamada etching, que requiere utilizar productos químicos para eliminar selectivamente una tinta conductora de una lámina y crear así circuitos y patrones sobre una placa. Por eso, buscamos que los nuevos desarrollos eviten ese desperdicio y sean más sostenibles, al tiempo que nos permitan avanzar en la digitalización de nuestros procesos para ganar flexibilidad en los procesos», señala Silvia Zabala, responsable del Área de Impresión Funcional en la Unidad de I+D+i empresarial perteneciente a Embega.
La industria de la electrónica impresa tiende cada vez más a la pistas finas, cuya anchura no supere las 50 micras.
Por eso, ambas entidades pusieron en marcha Elespray. ¿Su objetivo? Estudiar y desarrollar las tecnologías de fabricación de superficies transparentes para dos tipos de productos: circuitos que resulten transparentes al ojo humano y superficies calefactoras. La iniciativa está coordinada por ADItech, agente coordinador del Sistema Navarro de I+D+i (SINAI), y financiada por el Gobierno de Navarra.
ESTRATEGIA DE MATERIALES
Precisamente, Elespray cuenta con dos grandes bloques de trabajo. El primero se centró en crear la tecnología que sirviera para imprimir circuitos «tan finos que fueran invisibles». «Somos ingenieros y nos dedicamos a diseñar máquinas y, en este caso, partimos de cero. Tras meses de trabajo, desarrollamos un prototipo casero -incide Corres-. En concreto, se trata de un aparato parecido a una impresora 3D en cuanto a su mecánica y control y que imprime en dos ejes. Pero, como debíamos usar una tinta, modificamos la boquilla para que la dispense de forma muy gradual y aplicamos una tensión para que el tamaño de las pistas sea el que buscamos. Así ganamos en precisión y logramos imprimir pistas de entre una y diez micras de anchura».
El equipo diseñó una máquina similar a una impresora 3D, cuya boquilla modificó para que dispense la tinta de forma muy gradual.
Por otro lado, Centro Stirling dirigió sus labores a profundizar en el esprayado de tintas conductoras sobre superficies transparentes y flexibles, de modo que pudieron fabricar un prototipo de calefactor. En ambos casos, el equipo de la iniciativa tenía un gran obstáculo por sortear: la falta de materiales que se adapten a los requerimientos de ambas tecnologías. Un punto en el que la Unidad de I+D+i empresarial de Embega aportó sus conocimientos en reología, materiales y disolventes.
«Ayudamos a la UPNA con formulaciones para empezar a imprimir en ese primer prototipo de impresora y creamos también las necesarias para la pulverización sobre superficies transparentes. La fabricación de este tipo de tintas es aún muy incipiente. De hecho, apenas existe una empresa de reciente creación en Europa dedicada a ello», explica Zabala.
ELECTRÓNICA IMPRESA Y PERSONALIZADA
De momento, Elespray superó con creces sus objetivos científicos, según señala el investigador principal de la UPNA: «Ha sido todo un éxito. Pero para que máquinas como la impresora lleguen al mercado, hace falta aún un largo camino. Debemos mejorar los tiempos de ciclo porque las velocidades que se manejan a nivel industrial son altas. Y debemos hacerlas robustas para que duren un largo tiempo. Al final, un prototipo de laboratorio se usa unas pocas horas, de forma controlada y por un equipo muy especializado. Pero en la industria, la tecnología debe poder ser utilizada por cualquiera y en un entorno real».
No obstante, contar con una tecnología así permitiría a las empresas avanzar hacia la personalización de la electrónica impresa. «La demanda se dirige mucho más hacia la customización de componentes, y esto implica reducir los números de serie para hacer algo más personalizado. Con las tecnologías que los fabricantes usan en la actualidad, esto implica elevar los precios de sus productos. Pero tecnologías como las desarrolladas en el marco de esta iniciativa colaborativa podrían en un futuro facilitarían que las empresas ofrezcan estos servicios», concluye Zabala.
