Tištěná, flexibilní nebo hybridní elektronika se již používá v široké řadě senzorů, zdrojů osvětlení, ve fotovoltaice a v dalších komponentech, které jsou dnes komerčně dostupné. Existuje však velký prostor pro růst, protože základ flexibilní technologie umožňuje zcela nové způsoby použití.
Předpoklad šíření nově vznikající tištěné/flexibilní elektronické technologie. Zdroj: IDTechEx
Jedním z nejzajímavějších aspektů tištěné a flexibilní elektroniky je, že může sloužit ke konstrukci levných, lehkých a flexibilních komponent. Navíc je přímo propojena s vlastní digitální výrobou, která dokáže pružně reagovat na poptávku produktů a nabízí i nové obchodní modely. Nižší náklady ve srovnání s konvenčními deskami plošných spojů, a levnějšími materiálovými vstupy jsou spolu s vysokou propustností kontinuální výroby základem pro využití elektroniky v aplikacích, jako jsou chytré obaly a inteligentní budovy. Nízká hmotnost a flexibilní konstrukce činí tištěnou aflexibilní elektroniku vhodnou pro získávání dat v digitálním zdravotnictví, návrhu interiérů automobilů pro autonomní vozidla i získávání dat v průmyslových aplikacích.
Schéma obvodu FHE. Zdroj: IDTechEx
Jednodušší digitální zdravotní péče
Společnost na celém světě čelí výzvě při naplňování zdravotních potřeb stárnoucí populace. Řešení této poptávky nákladově efektivním způsobem bude téměř jistě vyžadovat zvýšenou digitalizaci, například prostřednictvím vzdáleného monitorování pacienta a automatizované diagnostiky. Elektronické kožní náplasti založené na tištěné aflexibilní elektronice budou pravděpodobně součástí tohoto vznikajícího prostředí digitální zdravotní péče. Nepřetržitým sledováním životně důležitých biometrických parametrů, jako je srdeční frekvence, pohyb a teplota, mohou být pacienti pod stálým dohledem bez nutnosti hospitalizace. Kromě toho mohou náplasti usnadnit decentralizované klinické studie. To by snížilo náklady a poskytlo reprezentativnější výsledky, protože subjekt hodnocení může pokračovat v každodenních činnostech.
Už v roce 2022 rostl zájem o elektronické kožní náplasti, přičemž výrobci jako ScreenTec a Quad Industries hlásí vyprodání výrobní kapacity. V roce 2023 očekávejte další zkušební projekty využívající elektronické kožní náplasti pro nepřetržité monitorování, včetně decentralizovaných klinických studií. Ty budou vycházet ze zkušeností získaných při používání kožních náplastí k monitorování dýchání během pandemie COVID-19, ale budou aplikovány na mnohem širší škálu podmínek. Dojde také k neustálému zlepšování materiálových vlastností kožních náplastí, pokud jde o roztažitelnost, pohodlí a věrnost zaznamenávaných biometrických dat.
Modernizace interiérů automobilů
Vzhledem k tomu, že se vozidla stávají stále více autonomní, stává se hlavním zdrojem odlišení mezi modely spíše interiér než jízdní vlastnosti a proto se výrobci zaměřují na jeho inovace. Tento přechod vytváří rozsáhlé příležitosti pro tištěnou a flexibilní elektroniku, která může využít svou nízkou hmotnost a konformitu k výrobě tenkovrstvých ohřívačů, flexibilního podsvícení a kapacitních dotykových povrchů. Podsvícené kapacitní dotykové senzory obsahující vložené transparentní tištěné kovové síťované filmy a tepelně tvarované díly vyvinuté společností PolyIC se nyní skutečně používají v komerčně dostupných vozidlech různých značek.
Transparentní antény jsou další nově vznikající automobilovou aplikací, pro kterou se dobře hodí tištěná a flexibilní elektronika. Jedním z případů použití je radar. Transparentnost umožňuje zvýšení radarové oblasti a přesnosti bez omezení estetických (nebo chladicích) požadavků, protože mohou být umístěny na karoserii vozidla. Dalším případem použití v automobilech je vylepšené propojení s telekomunikační infrastrukturou. To je zásadní pro koncept komunikace V2X, kde budou mít vozy vždy vynikající internetové připojení pro cestující i systémy vozidla. Transparentní antény lze namontovat vysoko na okna pro snazší přímku viditelnosti bez omezení konstrukce vozidla.
V roce 2023 očekávejte první komerční nasazení in-mold elektroniky pro automobily, ve které je elektronika vytištěna a namontována na plochý substrát, který je následně tepelně tvarován a vstřikován. Zvýšené používání kapacitních dotykových senzorů, často integrovaných do zakřivených povrchů z esteticky atraktivních materiálů, je trendem v automobilovém interiéru, který bude pokračovat. Tištěná a flexibilní elektronika bude také stále více používána k přidání vytápění a osvětlení v celém interiéru, aby vytvořily působivější prostředí pro cestující a zároveň zlepšily energetickou účinnost a snížily hmotnost.
Podpora „Průmyslu 4.0“
Průmysl 4.0 slibuje podstatné zlepšení produktivity výroby. Větší digitalizace, přijetí strojového učení, umělé inteligence a bezdrátového připojení umožňují nepřetržité sledování mnoha aspektů výroby a odpovídajících optimalizačních procesů. V továrnách se stále častěji používají senzory, které poskytují data pro tyto analytické algoritmy. Ty se používají nejen ke sledování vyráběného produktu, ale také ke sledování výkonu strojů a sledování zásob a dalších aktiv. V některých případech je konečným cílem vyrobit digitální dvojče, ve kterém je v reálném čase sledován stav a umístění každého aktiva v továrně. Například na konferenci FLEX2022 Boeing nastínil svůj plán na využití flexibilních hybridních elektronických obvodů se snímací a komunikační schopností ve svých továrnách.
Využití prediktivní údržby je zásadní hnací silou pro Průmysl 4.0, protože by mohlo snížit nákladné prostoje výrobní linky. Snímače vibrací a teploty lze integrovat nebo dodatečně namontovat do mechanického zařízení, takže případné změny mimo stanovené parametry lze identifikovat a vyřešit během běžné údržby. Integrované senzory lze také použít k zajištění správné instalace klíčových komponent, aby se zabránilo následným nákladným poruchám. Společnost TT Gaskets například vyvíjí těsnění s integrovanými tlakovými senzory, které lze odečíst pomocí RFID skeneru, aby bylo zajištěno jejich správné usazení.
Podklady pro článek jsou čerpány z materiálů výzkumné firmy IDTechEx, která aktuálně vydala řadu reportů z oblasti elektroniky, například: tištěné a flexibilní senzory, vstřikovaná (in-mold) elektronika, 3D electronika, materiály pro flexibilní elektroniku, flexibilní hybridní elektronika, vodivé inkousty, flexibilní elektronika ve zdravotnictví
