Antenas de telefonía impresas en 3D 

Un nuevo sistema para la fabricación de los dispositivos de telefonía móvil estará disponible próximamente. Este nuevo proceso de alto volumen nace con la intención de reducir los costes de fabricación que hasta ahora presentan las antenas que se utilizan en la producción de dispositivos de móviles.

Este nuevo invento lo está llevando a cabo la empresa americana Optomec, Inc, una compañía especializada en electrónica, energía, ciencia y fabricación aeroespacial. Optomeces una de las empresas líder en su sector y está a la cabeza en procesos de fabricación aditiva y especialmente impresión 3D. En los últimos años, la empresa ha invertido más de 30 millones de dólares en el desarrollo de soluciones electrónicas fabricadas mediante impresión 3D. Su apuesta por esta tecnología se basa en las ventajas que presenta en cuanto a la reducción de costes, mejora de la funcionalidad y acortamiento de los tiempos de fabricación.

En esta ocasión Optomec, Inc, presenta una nueva forma de fabricación de antenas mediante impresión 3D que reducirá los costes de fabricación de las mismas para dispositivos móviles.

El proyecto consiste en una nueva solución de producción digital que permite la impresión directa de las antenas mediante un procedo basado en la tecnología patentada Jet Aerosol de Optomec, un proceso de fabricación aditiva utilizado en electrónica para imprimir en superficies planas y 3D.

La idea, contada en bruto, es algo como imprimir 3D un dispositivo de telefonía. Todos imaginamos que abrir un teléfono supone encontrarse bajo la carcasa de plástico, placas de circuitos y cableado cuyo montaje es el resultado de un proceso laborioso y minucioso. A menudo, esta mano de obra necesaria es contratada a países como China. Ahora Optomec Inc, está desarrollando nuevas formas de impresión 3D electrónica que simplifique y agilice el proceso.

Con el sistema Jet Aerosol de Optomec, se abren nuevas posibilidades a la impresión 3D de aparatos electrónicos. Esta tecnología permite depositar materiales de dimensiones muy pequeñas que producen circuitos minuciosos donde la precisión de los materiales, de la colocación de éstos, de su geometría y el espesor del depósito se hace necesaria.

En el proceso no se utilizan materiales que perjudiquen el medio ambiente y su rendimiento y seguridad ha sido sometida a un exhaustivo control por parte del departamento. La utilización de este método de fabricación está respaldado por Optomec Inc como mejor opción en la obtención de resultados y ahorro de recursos.

Video en YouTube

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Impresión de circuitos electrónicos

Xerox PARC trabaja, desde hace tiempo, en el desarrollo de procesos de fabricación que permitan obtener dispositivos electrónicos flexibles, es decir, dispositivos que podemos doblar o enrollar sin que dejen de funcionar. Para fabricar estos dispositivos, los ingenieros del PARC trabajan en el desarrollo de grandes impresoras que permitan, literalmente, imprimir estos dispositivos.

Si bien es cierto que cuando hablamos de la fabricación de circuitos integrados tendemos a hablar de materiales semiconductores como el silicio, el germanio y, en los últimos tiempos, también se ha introducido el grafeno como complemento de los materiales semiconductores tradicionales; existe una nueva senda por la que caminan algunos fabricantes y que llega con fuerza suficiente como para revolucionar el sector de la electrónica y los dispositivos de consumo: la electrónica flexible. Los dispositivos electrónicos flexibles son algo que cada vez vemos en más proyectos y prototipos (recordemos el PaperTab que se dejó ver durante el pasado CES), un nuevo paradigma en el que Xerox PARC también está trabajando para que podamos imprimir los dispositivos electrónicos del futuro.
El Xerox PARC (Palo Alto Research Center) es un laboratorio que Xerox abrió en Palo Alto (California) en 1970 y que, desde entonces, se ha dedicado a la investigación y la prospectiva tecnológica, una factoría de ideas del que salieron conceptos como el protocolo Ethernet, el primer ordenador personal (el Xerox PARC), el interfaz gráfico de usuario (GUI) o mejoraron el diseño del ratón y lo adaptaron a las necesidades del manejo de un GUI.
Teniendo en cuenta estos precedentes, que el Xerox PARC esté trabajando en la definición de los procesos de fabricación de dispostivos electrónicos flexibles y basados en sustratos plásticos es algo bastante interesante y, para mejorar aún más las cosas, la senda que han tomado es la de la impresión.
Efectivamente, Xerox PARC está trabajando en la impresión de los circuitos electrónicos y se han puesto el listón muy alto puesto que trabajan en el desarrollo de sensores, transistores, LEDs, etiquetas RFID, baterías flexibles e incluso memorias, toda una gama de dispositivos que sumados a las pantallas que ya comenzamos a ver en prototipos comerciales (recordemos la de Atmel o el cristal Willow Glass de Corning que es totalmente flexible) nos abrirían las puertas de toda una gama de dispositivos en los que el factor de forma sería algo totalmente irrelevante porque los podríamos doblar, enrollar y, en algunos casos, hasta estirar.

¿Y cómo podemos imprimir un circuito electrónico? En el fondo, la idea no dista mucho de la impresión tradicional por inyección de tinta aunque, eso sí, en este caso la tinta se cambia por una solución que permite depositar los materiales semiconductores sobre el sustrato plástico que se usa como base. Imaginemos un gran rollo de plástico que va pasando por una máquina de impresión parecida a la rotativa de un periódico, la cantidad de dispositivos que se pueden fabricar es enorme, permitiendo abaratar costes.
De todas formas, aún nos queda mucho camino por recorrer en este sentido ya que Xerox PARC se encuentra al nivel en el que se encontraban los ingenieros de Fairchild Semiconductor en los primeros años del desarrollo de los circuitos integrados y, por ahora, solamente se están imprimiendo circuitos sencillos y transistores. Aún así, la ventana que nos abre la electrónica flexible y la impresión de circuitos podría permitir la eliminación de barreras de entrada al campo de la fabricación de circuitos integrados (salas blancas, procesos fotolitográficos complejos, etc), dando pie a la generación de una nueva industria de pequeños fabricantes e integradores fuera del circuito de empresas que, a día de hoy, dominan este sector.
Ropa inteligente (con sensores o conectividad), papel electrónico, sensores e implantes médicos, dotar de conectividad a cualquier cosa (pensemos en el llamado "Internet de las cosas") son algunas de las aplicaciones que podrían tener estos dispositivos electrónicos de bajo coste que nos acercan a un mundo que, hace algunos años, hubiésemos pensado que procedían de alguna historia de ciencia-ficción y que, sin embargo, se está cocinando en las cocinas del Xerox PARC en Palo Alto junto a otras empresas del sector.

Alumbrado público mediante LEDs con un diseño que mitiga la contaminación lumínica

Las luces del alumbrado público impiden que reine la oscuridad en calles de todas partes del mundo durante la noche, pero estos elementos omnipresentes del entorno urbano son notoriamente ineficientes, por cuanto desperdician mucha luz que en vez de ser proyectada hacia el suelo lo hace hacia el cielo, lo cual provoca a su vez el fenómeno de la contaminación lumínica que impide ver el firmamento desde las ciudades y sus alrededores.

Innovaciones recientes en los diodos emisores de luz (LEDs) han permitido mejorar la eficiencia energética del alumbrado público, pero, hasta ahora, parecía inevitable perder una parte importante de esta luz al irradiarse hacia direcciones que no son la del lugar deseado.

Un equipo de investigadores de Taiwán y México ha desarrollado un nuevo sistema de iluminación que aprovecha la alta eficiencia energética de los LEDs y asegura que alumbren sólo hacia el lugar deseado, evitando así que luz se proyecte hacia el cielo o moleste en viviendas circundantes (como por ejemplo cuando en verano la gente duerme con la ventana del dormitorio abierta para combatir el calor y esa ventana queda justo ante una farola).

El 98 por ciento de la energía del nuevo sistema de alumbrado público se emplea en iluminar la calle, mientras que sólo un 2 por ciento se desperdicia en forma de contaminación lumínica.

Una característica única del nuevo sistema LED es su adaptabilidad a diferentes ubicaciones de las farolas del alumbrado público y a todo tipo de calles y carreteras, proporcionando una iluminación uniforme con una alta eficiencia energética.

La lámpara propuesta para las farolas se basa en la combinación de tres componentes. El primero contiene un grupo de LEDs, cada uno de los cuales está equipado con una lente especial, denominada Lente de Reflexión Interna Total, la cual enfoca la luz de manera que los rayos son paralelos entre sí (un proceso denominado colimación), en vez de intersecarse. Estos LEDs cubiertos con lentes se instalan dentro de una cavidad reflectante, la cual "recicla" la luz y asegura que de ésta se utilice tanta como sea posible para iluminar el objetivo deseado. Por último, cuando la luz sale de la lámpara, atraviesa un difusor o filtro que reduce el resplandor no deseado. La combinación de colimación y filtrado también permite a los investigadores controlar la forma del haz: El diseño actual produce un patrón rectangular de luz que, según afirman los investigadores, es idóneo para el alumbrado público.

Además de reducir el resplandor no deseado y la contaminación lumínica, el nuevo diseño de alumbrado público también podría ahorrar energía. En comparación con lámparas tradicionales, una lámpara LED común para alumbrado público permite reducir el consumo de energía entre un 40 y un 60 por ciento. Es un buen ahorro, pero la mayor eficiencia del nuevo diseño propuesto por el equipo de Ching-Cherng Sun, de la Universidad Central Nacional de Taiwán, probablemente ahorraría entre un 10 y un 50 por ciento más. Además, el módulo sería fácil de fabricar, ya que sólo comprende cuatro partes, incluyendo un tipo de lámpara LED que ya es de uso común en la industria de la iluminación.

El equipo de Ching-Cherng Sun espera terminar un prototipo de su diseño en los próximos meses, y comenzar instalaciones prácticas del nuevo sistema de alumbrado el próximo año.

El nuevo sistema de alumbrado público se ha presentado a través de la Sociedad Óptica de América (OSA), una organización fundada en Estados Unidos en 1916, con sede en Washington, D.C., y que reúne a unos 17.000 científicos, ingenieros, y demás profesionales de la óptica y la fotónica de más de 100 naciones. Aproximadamente el 52 por ciento de los miembros de esta sociedad reside fuera de Estados Unidos.