A 3D nyomtatást általában limitált méretű, gyakran bonyolult geometriájú műanyag- és fémalkatrészek előállítására használják. Ezek az alkatrészek azonban a legtöbb esetben – egyelőre legalábbis – nem rendelkeznek komplex funkciókkal.
A funkciókat illetően komoly változást hozhat a kialakulóban lévő nyomtatott elektronika. Kutatók szerint elektronikus áramkörök nyomtatásával szinte végtelen lehetőség nyílik IoT-eszközök (Internet-of-Things, dolgok internete) fejlesztésére. Például stickerekkel próbálkoztak már, amelyek lényegében bármilyen, puha és lágy felületekre is printelhetők. Az úttörőmunka az olyan vállalatokhoz fűződik, mint a Nano Dimension vagy a Voxel8.
A cambridge-i (Massachusetts állam) nonprofit kutatásfejlesztési cég, a Draper a prototípuskészítési folyamat felgyorsítását és jobb minőségű végtermékeket kíván elérni nyomtatott elektronikával. Terveikhez az áramot vezető, többféle anyagból álló (multi-material), fémalapú tintát fejlesztettek. Ezzel az anyaggal nyomtatnak, így ágyaznak ipari alkatrészekbe elektronikus eszközöket.
Az anyag – „tinta” – sprayként szórható elektronikaként működik nyomtatott áramkörökhöz és más eszközökhöz. A megoldás nem egyszerű, viszont komoly előnyökkel jár. A kihívást nemcsak az anyagformálódás, hanem az anyagok közötti interakció, vegyi kompatibilitásuk, feldolgozási hőmérsékletük és több más tényező is növeli.
A Draper technikájával (aerosol jet printing) nagyon jó felbontásban sikerült az elektronikát műanyag-, kerámia és fémszerkezetekre integrálni, például antennák közvetlenül printelhetők ipari alkatrészekre, és így csökken a gyártási és az összeszerelési idő.
„Fogyasztói elvárás, tehát a terméktervezők vágya is a koncepciótól a prototípuson át a tesztelésig tartó idő lerövidítése. Ha a piacon különféle tulajdonságokkal rendelkező, változatosabb és többféle formában kivitelezhető termékre van igény, a terméktervezőknek nagyon gyorsan le kell gyártaniuk a prototípusokat. Az elektronikus gyártásban uralkodó mostani megközelítéssel viszont egyáltalán nincs könnyű dolguk” – nyilatkozta Brian Smith, a Draper egyik mérnöke.
És itt jönnek képbe a massachusettsi cég újításai.
Megoldásukkal egy mikroprocesszornál hetekről, hónapokról néhány napra csökkentették ezt az időt. A mikroprocesszor nagyon jól teljesített a különféle teszteken. Ellenállt a hőnek és a különféle környezeti hatásoknak, -55 Celsius foktól 125-ig bírta, párával és szigeteléssel kapcsolatban sem merültek fel problémák. Hosszú élettartamot jósolnak neki.
Az új nyomtatóeljárás, valamint a 3DP technika és a mikroelektronika összekombinálásának elsőszámú „haszonélvezője” a dolgok internete lehet. Az IoT tárgyait gyorsan kell előállítani, áramköreiknek pedig módosíthatóknak kell lenniük.
A Draper technikái ideálisnak tűnnek ezekre a célokra.