Tulosta Tulosta Lähetä linkki Bookmark and Share

Tulostamalla elektroniikkaa suoraan tuotteiden pintaan jo valmistusvaiheessa

05.05.2010


Uusi teknologia mullistaa valmistustekniikan

Suoratulostuksella voidaan valmistaa ja yhdistää koneisiin, laitteisiin ja muihin tuotteisiin täysin uudella tavalla toiminnallisuutta ja älykkyyttä tuovia osia. Uusi teknologia, suoratulostustekniikka, tekee mahdolliseksi elektronisten osien, kuten antennien ja antureiden, tulostamisen erilaisiin tuotteisiin jo valmistusvaiheessa.

Suoratulostustekniikalla (Direct Write) voidaan tuottaa erilaisia materiaalikerroksia ja rakenteita nopeasti ja tehokkaasti suoraan koneiden, laitteiden ja muiden tuotteiden pintaan. Niitä voidaan tulostaa suorille, kaareville ja kolmiulotteisille pinnoille ilman maskeja ja muita monimutkaisia, usein ympäristön kannalta haitallisia apukeinoja.

Suoratulostustekniikoilla voidaan elektroninen toiminnallisuus toteuttaa jopa ilman erillistä piirilevyä. Tämä mahdollistaa toiminnallisuuden liittämisen myös muille kuin tasopinnalle.

Suoratulostuksella voidaan esimerkiksi liittää koneeseen tai laitteeseen antureita ja antenneja, joiden avulla on mahdollista seurata kriittisten osien toimivuutta ajantasaisesti tai ohjata niiden toimintaa mittaustiedon avulla. Tällaisia ovat esimerkiksi lämpötila- ja venymämittarit, joilla mitataan osien lämpenemistä ja jännitysten muodostumista juuri kaikkein kriittisimmistä kohdista.

Suoratulostuksella valmistettavat anturit ja antennit kestävät korkeita lämpötiloja ja kuluttavia oloja, joissa perinteiset anturit eivät pysty toimimaan. Tarvittaessa anturirakenteet voidaan suojata pinnoitteella, joka valmistetaan myös tulostamalla.

Hyvin vaativissakin oloissa toimivat anturit voivat varoittaa esimerkiksi liiasta kuumenemisesta, ennenaikaisesta kulumisesta, rakenteeseen syntyneistä halkeamista tai ylimääräisestä taipumisesta. Usein tällaisia antureita on erittäin kalliissa koneissa, laitteissa ja rakenteissa, jolloin ne auttavat myös vähentämään rikkoutumisesta aiheutuvia ihmisiin kohdistuvia riskejä.

Tulostamalla voidaan valmistaa myös antenneja, jotka välittävät kerätyn tiedon langattomasti eteenpäin.

Suoratulostus mahdollistaa suuren määrän sovelluksia. Esimerkkejä uusista sovelluksista ovat vapaamuotoiset antennirakenteet tai kolmiulotteisten pintojen monikerrokselliset johdinratkaisut. Suoratulostustekniikoita voidaan hyödyntää myös elektroniikkatuotteiden miniatyrisoinnissa.

Suoratulostustekniikka taipuu tehokkaasti ja räätälöidysti asiakaskohtaisiin tarpeisiin. Näin se lisää valmistajien tuotteiden kilpailukykyä ja luotettavuutta, alentaa tuotantokustannuksia, yksinkertaistaa työvaiheita sekä lisää tuotteiden ja tuotannon ympäristömyönteisyyttä.

VTT investoinut kahteen edistyneeseen suoratulostustekniikkaan

Direct Write Thermal Spray (DWTS) -tekniikan avulla voidaan valmistaa kolmiulotteisiin pintoihin vaativissa oloissa kestäviä materiaaleja ja rakenteita ilman materiaalin jälkikäsittelyjä. Menetelmä pohjautuu termiseen ruiskutukseen.

nScrypt-tekniikka perustuu muste- ja pastapohjaisten materiaalien tulostukseen. Tulostettavia aineita on mustesuihkutekniikkaan verrattuna hyvin paljon enemmän. Näihin kuuluu aineita johtavista ja eristävistä aineista aina sooli-geeli -tyyppisiin sekä biomateriaaleihin saakka. Jopa eläviä soluja voidaan tulostaa. Myös tulostettavan aineen juoksevuus voi vaihdella hyvin laajasti, esimerkiksi veden kaltaisesta nesteestä maapähkinävoin kaltaiseen pastamateriaaliin.

Mediamateriaali:

Kuva 1
Erikoistutkija Helena Ronkainen ja tutkimusinsinööri Kimmo Ruusuvuori esittelevät robottiohjattua termistä suoratulostuslaitteistoa (Direct Write Thermal Spray (DWTS).


Kuva 2
Ohut viiva on DWTS-tekniikalla levylle tulostettavaa materiaalia.


Kuva 3
Erikoistutkija Helena Ronkainen esittelee nScrypt-suoratulostuslaiteistoa.


Kuva 4
nScrypt-laitteessa on kaksi suutinta, joista materiaali tulostetaan.


Kuva 5
Kaksi DWTS-tekniikalla tulostettua anturia. Pienempi on venymäanturi, suurempi säröanturi.


Kuva 6
nScrypt-tekniikalla tulostettu säröanturi


Lisätietoja

Helena Ronkainen
Erikoistutkija
020 722 4485

Pentti Eklund
020 722 5570

 

 

Lisätietoja

Helena Ronkainen
Erikoistutkija
020 722 4485

Pentti Eklund
020 722 5570