Cada vez más sectores están descubriendo una nueva tecnología en la producción de aplicaciones industriales como alternativa a la clásica placa de circuito impreso. Estamos hablando de tecnología 3D-MID. Las pistas conductoras se aplican a componentes de plástico moldeados por inyección mediante un proceso de estructuración directo con láser. El proceso impulsa la tendencia de miniaturización en la industria electrónica y brinda a los desarrolladores de productos nuevas opciones de diseño. Un proveedor para esto es Multiple Dimensions.
Se puede obtener una imagen vívida de las diversas posibilidades de aplicación de 3D-MID (dispositivos de interconexión moldeados o dispositivos integrados mecatrónicos) de los proyectos del proveedor líder mundial en esta área. Simplifican el funcionamiento de los electrodomésticos, mejoran la experiencia de conducción con dirección asistida o abren nuevas formas de ahorro de espacio, por ejemplo, en tecnología de sensores o electrónica industrial. Johannes Schmid, director general de Multiple Dimensions, explica cómo las pistas conductoras doradas y finas en plásticos maleables están cambiando la producción industrial.
Principio tecnológico de funcionamiento
La base de cada aplicación 3D-MID es un material termoplástico: “Primero, moldeamos por inyección el componente que es adecuado para la aplicación del cliente. Utilizamos una amplia variedad de termoplásticos que contienen un aditivo activado por láser ”, dice Johannes Schmid, explicando el principio funcional tecnológico. Luego, un rayo láser divide la superficie del plástico y activa el aditivo. El baño de cobre posterior crea la capa conductora directamente sobre el termoplástico respectivo. Dependiendo del área de aplicación, tienen que ser extremadamente robustos o resistentes a la temperatura: "Algunos son incluso resistentes al ácido y al sudor, por ejemplo en aplicaciones para audífonos o auriculares", continúa el suizo. Finalmente, se aplica níquel como capa de barrera y se refina con una fina capa de oro para asegurar buenas propiedades de soldadura.
Lo que distingue a la empresa de la competencia son las dimensiones casi microscópicas de la producción de pistas conductoras: "Tenemos una experiencia de producción competitiva a nivel mundial, reconocible en particular por nuestro ancho de pista conductor excepcionalmente estrecho y la pequeña distancia entre las pistas". La mayoría de los proveedores todavía se encuentran en valores de 300 a 400 µm para la distancia entre las pistas conductoras. “Con múltiples dimensiones, por otro lado, el límite tecnológico es con pistas conductoras con un ancho de 80 µm”, dice Schmid. “Estas estructuras finas se utilizan actualmente con mucha frecuencia en terminales de punto de venta (POS) para proteger contra ataques de piratas informáticos. Las pistas del conductor fino permiten la detección de ataques a los datos de la tarjeta de pago ".
De la lavadora al volante
Es este ancho de las pistas conductoras y su distancia entre sí lo que separa el trigo de la paja en la nueva tecnología 3D-MID. Es decisivo para el grado de miniaturización y decisivo para la cantidad de funciones que se pueden condensar en un componente.
Ya existen muchos ejemplos de aplicación para el uso específico de la tecnología: “Producimos para una amplia variedad de industrias. Probablemente conozca el interruptor giratorio de una lavadora que utilizo para seleccionar un programa. Este interruptor generalmente consta de una serie completa de pequeñas piezas mecánicas; nuestra tecnología 3D-MID las salva todas ”. El ciclo de lavado se selecciona mediante un interruptor capacitivo, prácticamente sin contacto. Esto tiene consecuencias de gran alcance: a diferencia de las soluciones mecánicas, no hay abrasión que desgaste las piezas. "Nuestro elemento de control es muchas veces más simple en construcción, más rentable de producir y también tiene una vida útil más larga", dice Schmid.
Para el sector de la automoción, los suizos producen sensores que miden el par y la posición del volante. “Según la posición y el valor medido, la dirección asistida se apoya en mayor o menor medida. Cuanto más precisa sea la medición, más directamente se transmite la experiencia de conducción ”. Al igual que en el ejemplo de la lavadora, se utilizan numerosas piezas mecánicas en soluciones convencionales. En la interacción de estos, sin embargo, las desviaciones y las tolerancias se suman, lo que finalmente afecta la experiencia de conducción. “Podemos eliminar toda esta cadena de tolerancia con 3D-MID”, explica Schmid. La tecnología no solo ahorra componentes y costos, sino que también hace que la aplicación sea más precisa y efectiva. Por último, pero no menos importante, aumenta el placer de conducir del usuario.
Máxima funcionalidad en los espacios más reducidos
El proveedor actualmente está demostrando el alto nivel de integración funcional en los espacios más pequeños para un fabricante de juguetes. Para una mejor experiencia de juego, se integró un circuito electrónico en un componente de plástico en los espacios más pequeños, que incluyen una batería, un interruptor capacitivo y una luz LED. “Simplemente no había suficiente espacio para una placa de circuito impreso. También aquí el elemento de mando, es decir, el interruptor capacitivo, está absolutamente libre de desgaste, ya que no hay contacto mecánico ”.
El sensor de imagen de 1 mm² permite la cámara digital más pequeña del mundo
En el futuro, la nueva tecnología 3D-MID también se utilizará en robots con apariencia humana. Los expertos de Biel están equipando actualmente las yemas de los dedos de una mano robótica (su tamaño corresponde al de un humano) con pistas conductoras. El elemento sensor del robot está completamente equipado con sensores, cuyas señales de presión se alimentan de forma centralizada a un enchufe. "Gracias a nuestro proceso 3D, podemos unir la electrónica necesaria con precisión, a pesar del complejo redondeo que se debe mecanizar", dice Schmid, al describir las ventajas del mecanizado tridimensional.
3D-MID usando el ejemplo de un detector de humo
Los detectores de humo de hoy en día son ideales para la renovación tecnológica con 3D-MID. La carcasa está hecha de plástico: las pistas conductoras se pueden aplicar directamente y reemplazar la placa de circuito, incluidos los cables y conectores. Incluso el portapilas está integrado en la pieza moldeada. No hay necesidad de procesos de soldadura complejos en la producción y el ensamblaje se simplifica en general debido al pequeño número de componentes. Otro punto a favor es la simple integración de funcionalidades adicionales: por ejemplo, ahora se usa un interruptor capacitivo que reemplaza al interruptor mecánico anterior.
La miniaturización también es cada vez más relevante en la vida cotidiana
Los usuarios se beneficiarían del potencial de la nueva tecnología en muchos niveles, también financieramente. "No solo ofrecemos nuestra metodología de vanguardia con una experiencia única a nivel mundial, sino que también la entregamos de manera más rentable que muchos otros en el mercado". Todos los pasos de producción están completamente automatizados internamente. Mapeamos toda la cadena del proceso, desde el proceso de moldeo por inyección hasta el proceso con láser y la galvanoplastia hasta el ensamblaje de los componentes electrónicos. Eso ahorra costes de transporte y especialmente tiempo; Ahorros que nos complace transmitir a nuestros clientes ”, explica Johannes Schmid.
El portador de componentes 3D MID protege los terminales de punto de venta
El director gerente tiene la certeza de que el final del mástil está lejos de la vista en lo que respecta al potencial de desarrollo de la tecnología 3D-MID: "El avance de la miniaturización en todos los ámbitos de nuestra sociedad industrial junto con la tendencia hacia los conectores inteligentes para la Industria 4.0 asegura que que la tecnología 3D-MID se utilizará de forma más amplia ”.