Älyelektroniikasta kestävää, joustavaa ja toiminnallista uudella teknologialla

11.1.2016

Rullalta rullalle -painettu transistorirulla. (Kuvaaja: Antti Veijola, VTT)

Suomen teollinen tuotanto kasvuun painetun älyn innovaatioilla

VTT:n kehittämällä rullalta rullalle -ylivalun valmistusprosessilla komponentit on helppo ylivalaa kestäviksi elektroniikkatuotteiksi, joita voivat olla mm. puettavat urheiluratkaisut, lelut tai vaikkapa kodin pienelektroniikka varustettuna ylivaletulla aurinkokennolla.

VTT:n koordinoimassa yritysryhmäprojektissa on saavutettu jälleen merkittäviä tuloksia, joilla edistetään painettavien ja joustavien sekä toiminnallisten elektroniikkatuotteiden, palvelujen ja kaupallisen liiketoiminnan syntymistä Suomeen. Painettavan Paalutus 2 -projektissa nimensä mukaisesti juurrutetaan painetun älyn teollista valmistusta yrityksille.

"VTT:n rullalta rullalle -ylivalun valmistusprosessissa yhdistettiin painaminen, ladonta ja komponenttien ylivalu. Saadut tulokset osoittavat, että joustavalle kalvolle ladottuina komponentit on helppo ylivalaa kestäviksi tuotteiksi", toteaa projektipäällikkö Tapio Ritvonen VTT:ltä.

Käytännössä tämä tarkoittaa johtimien, piirikortin ja myös esimerkiksi sensorien painamista kalvolle, jonka jälkeen ladotaan tarvittavat elektroniikan komponentit ladontakoneella ja ylivaletaan rakenne muovilla.

Oulun ammattikorkeakoulu teki ylivalun valmistusprosessissa aikaansaaduille tuotteille laajoja testisarjoja, joissa tutkittiin rakenteiden kestävyyttä esimerkiksi suolasumutuksen ja erilaisten mekaanisten testien avulla.

Hankkeessa kehitettiin myös painettava ja mallinnettu transistori rullalta rullalle -painoprosessilla. Samalla testattiin tarkkuuspainamista, joka havaittiin maailman tarkimmaksi, kun saavutettiin 2 mikrometrin viivaleveys yhtä leveillä raoilla. Oulun yliopisto kehitti projektissa teollisen tuotannon laadunvarmistukseen suunnitellun synkronoidun termografiaan perustuvan mittauksen, jossa lämpökamera paikantaa mahdolliset virheet painetussa johtavassa rakenteessa.

Yritykset tyytyväisiä

Yritysosapuolista hankkeessa mukana ollut mittalaitetoimittaja Focalspec koki konkreettisesti hyötyvänsä tuotekehityksessään näköalapaikasta viimeisimpien teknologisten ratkaisujen kehityksessä ja testauksessa. "Projektissa kehitetyllä optisella skanneriratkaisulla voidaan mitata pinnasta 3D-muotoa ja määrittää esimerkiksi painetun kuvion kerrospaksuutta mikrometrin osien tarkkuudella", toteaa teknologiajohtaja Karri Niemelä.

"Meille yhteishanke mahdollisti ketterän pääsyn mukaan Tekes-hankkeeseen", sanoo toimitusjohtaja Hannu Valkonen Ultracomista, joka kehitti tarkan ja kevyen Novus-koiratutkan.

Clothing+ puolestaan keskittyi painettujen johtimien datan siirto-ominaisuuksiin puettavissa tuotteissa. "Kehitystyö jatkuu ja nyt saavutettuja tutkimustuloksia on tarkoitus hyödyntää tulevissa asiakasprojekteissa tarkemmin", valotti projektipäällikkö Anni Varis.

Hankkeessa oli myös mukana joustavia LED-valokalvoja valmistava Flexbright, jonka käyttämä teknologia on kehitetty yhteistyössä PrintoCentin ja VTT:n Oulun yksikön kanssa. "Panoksemme on vahvistanut omaa tuotekehitystämme, ja tutkimuslaitosten pohjatyö tukee vahvasti yritysten tuotantomahdollisuuksia", toteaa toimitusjohtaja Pekka Makkonen. Flexbright kehitti projektissa myös toiminnallisen demon, jossa valokalvoihin yhdistettiin äly ja langaton ohjaus mahdollisia esineiden internetin (IoT) sovelluksia varten.
 

Painettu äly mullistaa tuotantoprosessit 

Painettua älyä pidetään tällä hetkellä yhtenä mahdollisena suomalaisen teollisen tuotannon suunnan kääntäjänä. "Suomi on ainoita paikkoja maailmassa, jossa painettuun älyyn liittyvien ideoiden teollista tuotantoa voi testata käytännössä. Olemme aitoja edelläkävijöitä tällä alalla ja on mahdollista, että painetun älyn kaltaiset teknologiset innovaatiot kääntävät suunnan niin, että lähivuosina teollinen tuotanto lähtee jälleen kasvuun Suomessa. Painettu äly yhdessä hybridi-integraation kanssa mullistaa tiettyjen komponenttien ja tuotteiden valmistusprosessin ja on erittäin kustannustehokasta ja nopeaa verrattuna vanhoihin tuotantomenetelmiin", uskoo PrintoCent-keskuksen johtaja Ilkka Kaisto

Jo tällä hetkellä elektroniikkaa pystytään tuottamaan kustannustehokkaasti painamalla. Painettua älyä voidaan hyödyntää esimerkiksi lääketeollisuuden diagnostisten välineiden, kuten pikatestien, led-valojen ja pattereiden teollisessa massavalmistuksessa.   

PrintoCent

PrintoCentin tavoitteena on luoda uusia painettuun älyyn pohjautuvia komponentteja, tuotteita ja ratkaisuja. VTT:n, Oulun yliopiston, Oulun ammattikorkeakoulun ja Business Oulun perustama PrintoCent on painettavan elektroniikan ja optisen mittaustekniikan innovaatiokeskus, joka kehittää alan tutkimusta, koulutusta ja liiketoimintaa. Tällä hetkellä painettavan älyn tutkimus- ja kehityshankkeissa työskentelee yli 300 henkilöä Oulun seudulla. PrintoCentin tavoitteena on vahvistaa Oulun asemaa yhtenä Euroopan johtavista painettavan elektroniikan ja optisen mittaustekniikan innovaatiokeskuksista. PrintoCentin kansainvälisessä teollisuusklusterissa on yli 40 yritystä. www.printocent.net

Mediamateriaali:

Rullalta rullalle -painettu transistorirulla. (Kuvaaja: Antti Veijola, VTT)

 

Asiakaspalvelu
Sähköpostiinfo@vtt.fi
Puhelin020 722 7070
Avoinna arkisin klo 9.00 - 11.00 ja 12.00 - 15.00