I takt med att tekniken utvecklas söker forskare och ingenjörer nya sätt att göra elektronik billigare, mer flexibel och miljövänlig. Ett av de senaste områdena är tryckt elektronik – en metod där elektroniska kretsar tillverkas genom att ”skrivas ut” på olika material, precis som man skriver ut text eller bilder med en vanlig skrivare.
Vad är tryckt elektronik?
Tryckt elektronik är en teknik där elektriska komponenter och kretsar tillverkas genom att man trycker ledande material direkt på flexibla underlag som plast, papper eller textil. I stället för att använda traditionella metoder som kräver komplex montering, bygger tryckt elektronik på grafiska trycktekniker – ungefär som att trycka en tidning, fast med funktionella material. Jämfört med traditionella metoder som kräver dyra och avancerade tillverkningsprocesser, är tekniken både mångsidig och kostnadseffektiv tack vare att materialet både är billigare och mer formbart.
Hur fungerar det?
Med hjälp av specialutvecklade bläck som innehåller exempelvis silverpartiklar, kolbaserade ämnen eller organiska polymerer, kan man skapa tunna och böjbara kretsar som leder elektricitet. Dessa bläck appliceras lager för lager med metoder som screentryck eller inkjet i rulle-till-rulle-tillverkning, vilket gör processen snabb, kostnadseffektiv och skalbar.
Resultatet är elektroniska komponenter som kan integreras i allt från förpackningar och kläder till medicinska plåster, bilindustrin och byggmaterial. Man kan till exempel trycka sensorer som mäter temperatur, fukt eller puls, eller skapa displayer som ändrar färg beroende på elektrisk signal. Eftersom materialen ofta är biologiskt nedbrytbara och att produktionen kräver mindre resurser än traditionell elektronik, ses tryckt elektronik också som ett mer hållbart alternativ.
Framtiden formas i Norrköping
Utvecklingen för tryckt elektronik i Sverige har sitter nav i Norrköping, närmare bestämt i industriområdet där textilmaskinernas ljud en gång i tiden ekade mellan tegelväggarna. I dag trycks inte längre fina mönster på tyget utan elektronik. Det är en plats där molekyler blir till funktion och där kanske delar av framtidens teknik bokstavligen rullas ut.
Här finns en rad företag med fokus på både produktion och utveckling. Ett av dem större labben är RISEs Printed Electronics Arena (PEA) som är en avancerad test- och demoanläggning för tryckt- och hybridelektronik. Här finns utrustning som automatiserade screenprintrar, slot-die coaters för solceller, inkjet- och aerosoljet-skrivare samt pick-and-place-maskiner för att montera komponenter med mikrometerprecision. I Norrköping finns också ett företag som möjliggör så kallad dry phase patterning – en teknik där metallfolie mönstras utan farliga kemikalier, vilket minskar miljöpåverkan och möjliggör nya typer av flexibla mönsterkort, antenner och sensorer.
Från molekyl till prototyp
I Norrköping pågår både grundforskning och industriell tillämpning parallellt. Nya material utvecklas i olika samarbeten – till exempel organiska ledande plaster som kan styra jonflöden såväl som elektroner, vilket öppnar för bioelektroniska applikationer. Det kan också handla om en tryckt biosensor som mäter glukos i saliv, en fuktsensor som integreras i byggmaterial, eller en elektrokrom display som ändrar färg vid elektrisk stimulans. Flera protyper har kommersialiserats och runt omkring i industriområdet har flera företag sina produktionsanläggningar med täta samarbetar med RISE eller andra företag.
| Användningsområden Tryckt elektronik används redan idag i flera produkter och har potential att förändra många branscher. Några exempel: – Smart förpackning med sensorer som visar temperatur, fukt eller färskhet – Böjbara displayer i e-böcker, reklamskyltar eller kläder – Medicinska plåster som övervakar puls, kroppstemperatur eller vätskebalans – RFID-taggar och antenner för spårning och identifiering – Tryckta solceller som kan integreras i byggmaterial eller textilier – Sensorer och värmare i bilindustrin som kan integreras i ratten eller bilsätet Fördelar med tryckt elektronik Tekniken erbjuder flera fördelar jämfört med traditionell elektronik: – Lägre kostnader både i material och produktion – Flexibilitet kan användas på böjliga och tunna ytor – Miljövänlighet mindre materialåtgång och möjlighet till återvinning, lägre CO2 utsläpp – Snabb tillverkning passar för massproduktion och anpassade lösningar |
En möjliggörande nyckelteknik
EU har utsett tryckt elektronik till en så kallad Key Enabling Technology – som innebär att tekniken anses kunna möjliggöra nya produktionssätt, nya affärsmodeller och nya samhällslösningar. Genom att använda tryckmetoder kan elektronik tillverkas snabbt, billigt och med låg miljöpåverkan. Det gör tekniken särskilt attraktiv och tillåtande för flexibla, mjuka, stora formfaktorer som exempelvis engångsprodukter, smarta förpackningar, medicinska plåster och textilier med inbyggda funktioner.
En teknik i ständig utveckling
Tryckt elektronik är fortfarande ett relativt ungt forskningsområde, men utvecklingen går snabbt. Forskare arbetar för fullt med att förbättra tillförlitligheten, ledningsförmågan, hållbarheten och integrationen med andra teknologier. I framtiden kan vi säkert förvänta oss att se tryckt elektronik i allt från interaktiva tidningar till kläder som mäter vår hälsa i realtid.
