W ostatnich latach elektronika drukowana stała się już znaczącą dziedziną innowacji. W przyszłości popyt na nią w Europie prawdopodobnie jeszcze wzrośnie. Na co powinny zwrócić uwagę drukarnie, które chcą rozpocząć działalność w tej dziedzinie?

Elektronika drukowana – brzmi to jak zaawansowana technologia. I jak przyszłość, w końcu analitycy z Fortune Business Insights przewidują, że do 2032 roku globalne przychody w tej branży wzrosną do 69,5 miliarda dolarów amerykańskich, przy rocznej stopie wzrostu wynoszącej ponad 22 procent.

Zakres zastosowań elektroniki drukowanej

Techniki takie jak sitodruk i fleksografia, a także przemysłowy druk atramentowy są stosowane przede wszystkim do produkcji

  • Czujniki (temperatury, ciśnienia, optyczne)
  • Wyświetlacze do małych urządzeń mobilnych
  • Ogniwa słoneczne
  • Tagi RFID
  • Źródła energii elektrycznej
  • Elementy grzejne

stosowane. Często są to stosunkowo proste obwody, które powstają poprzez nakładanie past przewodzących na elastyczne folie lub bezpośrednio na sztywne powierzchnie. Typowe obszary zastosowań to produkty dla przemysłu motoryzacyjnego i zbrojeniowego, służby zdrowia, urządzeń do noszenia, wytwarzania energii i techniki klimatyzacyjnej, a także sterowania procesami, monitorowania oraz IoT (Internet rzeczy). Są to zatem wszystkie obszary działalności, w których również w przyszłości można spodziewać się znacznego wzrostu.

Urządzenie do sitodruku przeznaczone do elektroniki drukowanej firmy INO. Zdjęcie: Sonja Angerer

Sitodruk w przemyśle

Wykorzystanie technik drukarskich w procesach przemysłowych nie jest niczym nowym. Już od lat 50. XX wieku w Europie stosuje się przede wszystkim sitodruk do powlekania i zdobienia szkła, drukowania skali na przyrządach pomiarowych oraz nanoszenia oznaczeń na elementy konstrukcyjne. Czasami takie zastosowania są realizowane na tych samych liniach sitodrukowych, które są wykorzystywane również w przemyśle graficznym.

Czasami zdarzają się nawet drukarnie sitodrukowe, które zajmują się zarówno sitodrukiem graficznym, jak i przemysłowym. W końcu nie ma różnicy w sposobie przygotowania sit, a dla samego procesu drukowania nie ma większego znaczenia, czy nakładane są farby, lakiery funkcjonalne czy pasty przewodzące.

W ostatnich latach na rynku pojawiło się jednak coraz więcej małych, elastycznych linii do sitodruku, które są specjalnie zoptymalizowane pod kątem produkcji elektroniki drukowanej, na przykład od słoweńskiego producenta INO. Zazwyczaj są one dość kompaktowe i można je łączyć z modułami automatyzacji oraz obróbki końcowej, takimi jak urządzenia do układania i odbierania produktów czy jednostki suszące.

W dziedzinie elektroniki drukowanej sitodruk stosuje się przede wszystkim do produkcji większych ilości niedrogich elementów, a także tam, gdzie wymagane są szczególnie wytrzymałe obwody o dużej grubości warstwy.

W produkcji niewielkich partii lub prototypów elektroniki drukowanej coraz większą popularność zyskują również specjalistyczne drukarki atramentowe. Charakteryzują się one szczególną elastycznością i szybkością, ponieważ eliminują konieczność stosowania sitodruku. Do czołowych producentów należą na przykład francuska firma Kelenn Technology oraz austriacka firma Profactor.

Obwody drukowane na folii. Zdjęcie: Sonja Angerer

Specjalizacja w dziedzinie elektroniki drukowanej

Chociaż prowadzenie równoległej działalności w zakresie sitodruku graficznego i przemysłowego jest jak najbardziej możliwe, obecnie większość dostawców elektroniki drukowanej metodą sitodruku specjalizuje się wyłącznie w tej dziedzinie.

Wynika to z kilku powodów:

  • Czystość: Produkcja elektroniki drukowanej wymaga, w zależności od zastosowania, środowiska w znacznym stopniu wolnego od pyłu, a czasami nawet pomieszczeń czystych.
  • Bezpieczeństwo: Elektronika drukowana jest często wykorzystywana w wrażliwych dziedzinach, takich jak finanse czy przemysł zbrojeniowy.
  • Certyfikacja: Wielu klientów wymaga od dostawców elektroniki drukowanej nie tylko standardowych certyfikatów ISO, ale także zgodności z innymi normami producentów.
  • Badania i rozwój: W przypadku elektroniki drukowanej często konieczne jest stworzenie od podstaw złożonego procesu.
  • Dalsza obróbka: Aby z wydruku powstał element elektroniczny, potrzebne są styki i złącza. W związku z tym konieczne jest dodatkowe zakupienie automatów montażowych, na przykład firmy Föhrenbach.
  • Zapewnienie jakości: W odróżnieniu od sitodruku graficznego, wydrukowane obwody elektryczne należy sprawdzić nie tylko pobieżnie pod kątem wyglądu, ale także pod kątem ich działania technicznego. W tym celu konieczne może być automatyczne przetestowanie każdego pojedynczego elementu w celu zapewnienia jakości.

Doświadczeni pracownicy drukarni sitodrukowej zajmującej się grafiką potrafią zazwyczaj, po minimalnym przeszkoleniu, tworzyć szablony do druku elektroniki drukowanej. Również sam proces drukowania można dość dobrze opanować, zwłaszcza w przypadku prostszych obwodów. Potrzebni są jednak również inni specjaliści, na przykład posiadający wiedzę z zakresu elektroniki lub materiałoznawstwa. Zazwyczaj nie ma ich w drukarniach graficznych. Dlatego istnieją wyspecjalizowane firmy doradcze, takie jak MSWtech Test Center Europe w Norymberdze, które dysponują również środowiskiem testowym dla elastycznej elektroniki drukowanej.

Automat do montażu złączy w układach elektronicznych na płytkach drukowanych. Zdjęcie: Sonja Angerer

Perspektywy na przyszłość sitodruku w produkcji elektroniki drukowanej
Elektronika drukowana jest bez wątpienia dziedziną, w której sitodruk będzie odgrywał ważną rolę również w przyszłości. Postępy w materiałoznawstwie i technologii druku przyczynią się ponadto do dalszego zwiększenia wydajności i zakresu zastosowań elektroniki drukowanej.

To sprawia, że dziedzina ta jest interesująca również dla firm, które obecnie zajmują się głównie sitodrukiem graficznym. W niektórych przypadkach możliwe jest bowiem wytwarzanie prostszych obwodów nawet przy użyciu istniejących maszyn. Szczególnie jeśli istnieją już kontakty w branży, na przykład dzięki dotychczasowym zleceniom w zakresie druku skalowego, rozszerzenie działalności o elektronikę drukowaną może być opłacalne nawet dla średnich drukarni sitodrukowych. Warunkiem jest jednak gotowość do zainwestowania w wykwalifikowanych pracowników i maszyny oraz do zapoznania się z zupełnie nową dziedziną.