A nyomtatott elektronika az elmúlt években máris jelentős innovációs területté fejlődött. A jövőben az európai kereslet várhatóan tovább fog növekedni. Mire kell figyelniük azoknak a nyomdáknak, amelyek be akarnak lépni ebbe a szektorba?

A nyomtatott elektronika – ez igazán high-tech-nek hangzik. És a jövőre is utal, hiszen a Fortune Business Insights tanácsadói 2032-ig a globális forgalom 69,5 milliárd amerikai dollárra történő növekedését jósolják ebben az ágazatban, több mint 22 százalékos éves növekedési ütem mellett.

A nyomtatott elektronika alkalmazási területei

Az olyan eljárások, mint a szitanyomás és a flexnyomás, de az ipari tintasugaras nyomtatás is, elsősorban a következő termékek gyártásához használatosak:

  • Érzékelők (hőmérséklet, nyomás, optikai)
  • Kijelzők kis méretű mobil eszközökhöz
  • Napelemek
  • RFID-címkék
  • Áramforrások
  • Fűtőelemek

alkalmazásra kerülnek. Gyakran viszonylag egyszerű áramkörökről van szó, amelyeket vezetőképes paszták rugalmas fóliákra vagy közvetlenül merev felületekre való felvitelével valósítanak meg. Jellemző alkalmazási területek az autóipari és védelmi termékek, az egészségügy, a hordható eszközök, az energiatermelés és a klímatechnika, valamint a folyamatirányítás, a felügyelet és az IoT (dolgok internete). Tehát mindazok az üzleti területek, amelyeknél a jövőben is jelentős növekedésre lehet számítani.

Az INO nyomtatott elektronika számára készült szitanyomó berendezése. Fotó: Sonja Angerer

Szitanyomás az iparban

A nyomdai technológiák alkalmazása az ipari folyamatokban nem új keletű. Európában már az 1950-es évek óta elsősorban szitanyomással bevonják és díszítik az üveget, nyomtatják a mérőműszerek skáláit, valamint feliratozzák az alkatrészeket. Néha ezeket az alkalmazásokat ugyanazon a szitanyomó soron gyártják, amelyet a grafikai iparban is használnak.

Előfordul, hogy vannak olyan szitanyomdák, amelyek mind a grafikai, mind az ipari szitanyomás területén tevékenykednek. Végül is a szitakészítésben nincs különbség, és a nyomtatási folyamat szempontjából is lényegében mindegy, hogy festékeket, funkcionális bevonatokat vagy vezetőképes pasztákat visznek-e fel.

Az elmúlt években azonban egyre több olyan kicsi, rugalmas szitanyomó berendezés jelent meg a piacon, amelyeket kifejezetten a nyomtatott elektronika gyártására optimalizáltak, például a szlovén INO gyártótól. Ezek többnyire meglehetősen kompaktak, és automatizálási és utómunkálati modulokkal – például rakodó- és lepakoló berendezésekkel vagy szárítóegységekkel – kombinálhatók.

A nyomtatott elektronika területén a szitanyomást elsősorban nagy mennyiségű, olcsó alkatrészek gyártásához alkalmazzák, valamint olyan esetekben, ahol különösen strapabíró, nagy rétegvastagságú áramkörökre van szükség.

A nyomtatott elektronika kis mennyiségű gyártása vagy prototípusainak előállítása során egyre népszerűbbek a speciális tintasugaras nyomtatók is. Különösen rugalmasak és gyorsak, mivel így elmaradhat a szitanyomás. Fontos fejlesztők például a francia Kelenn Technology vállalat vagy az osztrák Profactor.

Fóliára nyomtatott áramkörök. Fotó: Sonja Angerer

A nyomtatott elektronika területére való specializálódás

Bár teljesen lehetséges a grafikai és az ipari szitanyomás párhuzamos működtetése, manapság a szitanyomással gyártott elektronikai termékek legtöbb szállítója kizárólag erre a területre specializálódik.

Ennek több oka is van:

  • Tisztaság: A nyomtatott elektronika gyártása az alkalmazástól függően nagyrészt pormentes környezetet igényel, esetenként akár tisztaszobákat is.
  • Biztonság: A nyomtatott elektronikát gyakran alkalmazzák olyan érzékeny területeken, mint a pénzügyek vagy a hadiipar.
  • Tanúsítás: Számos ügyfél nem csupán a szokásos ISO-tanúsítványokat követeli meg a nyomtatott elektronikai alkatrészek beszállítóitól, hanem további gyártói szabványok betartását is.
  • Kutatás és fejlesztés: A nyomtatott elektronika esetében gyakran egy komplex folyamatot kell újra kidolgozni.
  • További feldolgozás: Ahhoz, hogy a nyomtatott áramköri lapból elektronikus alkatrész legyen, érintkezőkre és csatlakozókra van szükség. Ezért további szerelőgépeket – például a Föhrenbach gyártmányúakat – kell beszerezni.
  • Minőségbiztosítás: A grafikai szitanyomtatással ellentétben a nyomtatott elektromos áramköröket nem csupán felületesen kell ellenőrizni a megjelenésük szempontjából, hanem műszaki működésüket is. Ennek során szükségessé válhat, hogy a minőségbiztosítás érdekében minden egyes alkatrészt automatikusan teszteljenek.

A grafikai szitanyomó üzemek tapasztalt munkatársai általában minimális betanítás után képesek nyomdai sablonokat készíteni a nyomtatott elektronika számára. Maga a nyomtatási folyamat is meglehetősen jól elsajátítható, különösen az egyszerűbb áramkörök esetében. Ugyanakkor emellett további szakemberekre is szükség van, például elektronikai vagy anyagtani ismeretekkel rendelkezőkre. Ezeket a szakembereket általában nem találni a grafikai nyomdákban. Ezért léteznek olyan szakosodott tanácsadók, mint például a nürnbergi MSWtech Test Center Europe, amely rugalmas nyomtatott elektronika tesztelésére alkalmas környezetet is biztosít.

Automatikus szerelőgép nyomtatott áramköri lapok csatlakozóinak felszereléséhez. Fotó: Sonja Angerer

A szitanyomás jövőbeli kilátásai a nyomtatott elektronika gyártásában
A nyomtatott elektronika kétségkívül olyan alkalmazási terület, ahol a szitanyomás a jövőben is jelentős szerepet fog játszani. Az anyagtudomány és a nyomtatási technológia terén elért fejlődés tovább fogja növelni a nyomtatott elektronika teljesítményét és alkalmazási körét.

Ez a területet azoknak a vállalkozásoknak is érdekesé teszi, amelyek jelenleg elsősorban grafikai szitanyomással foglalkoznak. Hiszen bizonyos esetekben a egyszerűbb áramköröket akár a meglévő gépekkel is el lehet készíteni. Különösen akkor, ha már vannak ipari kapcsolataik – például a méretarányos nyomtatás terén meglévő megrendelések révén –, a tevékenységi kör kiterjesztése a nyomtatott elektronikára még a közepes méretű szitanyomdák számára is kifizetődő lehet. Ennek feltétele azonban az, hogy hajlandók legyenek befektetni szakképzett munkaerőbe és gépekbe, valamint hogy beletanuljanak egy teljesen új területbe.