Využití tiskových technologií pro tvorbu elektronických obvodů má podle odborníků množství výhod. Lze tak například levněji vyrábět prototypy i malé série produktů, případně součástky, které by jinak byly nedostupné. A vše nasvědčuje tomu, že by tato technologie nemusela skončit jen u tisku obvodů. Představte si třeba, jak si takhle jednoho slunného, svátečního letního dne projíždíte nějakým cizím městem, když vaše auto najednou přestane fungovat. Zastavíte tedy na okraji silnice a zjistíte, že odešla elektronická součástka v alternátoru. Naštěstí je ve městě nonstop servis, kdy si můžete nový obvod okamžitě „vytisknout“ pomocí speciální tiskárny, která na substrát nanáší vrstvy polymerů podobných inkoustu -- jejich prostřednictvím vznikají elektronické spoje a tranzistory umístěné na těch správných místech. Mechanik součástku nainstaluje, a vy můžete pokračovat v cestě s opraveným alternátorem. Vypadá to jako divoký sen? Ale není.
Jde to již dnes
V současnosti vědci na univerzitách a vývojoví pracovníci ve firmách pracují na takových technologiích, s jejichž využitím mohou specializované komerční inkoustové tiskárny vytvářet trojrozměrné součástky pomocí nanášení jednotlivých vrstev tekutých plastických hmot. Dosud vědci dokázali vytvořit s pomocí trojrozměrných tiskových technik miniaturní tranzistory, existují však i specializovaná odvětví, která jsou schopna tisknout prototypy dalších součástek. Přestože však v laboratořích lze již dnes vytvářet odděleně tranzistory a prototypové díly, neexistuje dosud technologie tiskáren, které by byly schopny stavět elektrické obvody integrované do kompletních, fungujících dílů. „Takový technologický skok by se mohl odehrát za pět či více let,“ říká John Fitch, strojní inženýr z Palo Alto Research Center v Kalifornii. „Jde ale o vizi, kterou někteří zkoušejí naplnit již dnes,“ tvrdí. Jednou by mohla mít technologie umožňující zařízením tisknout trojrozměrné součástky s definovanými elektrickými funkcemi nespočetná využití -- mohla by nahradit drahé křemíkové komponenty díly vyrobenými z levného plastu nebo umožnit levně vyrábět personalizovaná zařízení. Technologické výzvy jsou však dosud velké, a to včetně potenciální potřeby mnoha různých druhů materiálu, které je třeba tisknout -- od plastu přes ocel, hliník až například po uhlíkový filtr. „To znamená, že každý by musel mít tiskárnu se spoustou různých zásobníků nebo mnoho různých tiskáren,“ upřesňuje Fitch. „Použité chemické postupy by byly velmi složité.“ Spíše než aby se staly spotřebním zbožím, by takové tiskárny mohly odstartovat nové odvětví kopíroven nebo jiného druhu firem, kam by mohli uživatelé odeslat objednávku dílů e-mailem a zboží si pak osobně vyzvednout nebo si ho nechat poslat.
Chytrý papír a visačky
Anglická firma Plastic Logic, která dnes vytváří pomocí inkoustových tiskáren plastické tranzistory pro výrobu plochých displejů s aktivní maticí, předvídá pro tuto technologii celou řadu nových trhů. „Bezpochyby vidíme velké tržní příležitosti i jinde, než je jen výroba prototypů,“ říká mluvčí firmy Cranch Lamble. „Plánujeme pracovat na dvou frontách,“ říká. Jednou z nich jsou video displeje z takzvaného elektronického papíru -– tenké, pružné zobrazovací jednotky; a druhou jsou flexibilní plastové chytré visačky, které by bylo možno využít na spotřebitelských produktech. Obsahovaly by elektronické obvody, které by například mohly informovat zákazníka, že potraviny v ledničce jsou již prošlé, nebo by mohly obsahovat budík na jedno použití v barvě na vlasy, který by upozornil, že je čas barvu smýt. „Vlastní vytvoření náhradních dílů podle potřeby bude trvat mnohem déle,“ upozorňuje Lamble. „Vidím to jako opravdu dlouhodobou vizi, kam může tato technologie dojít. Rozhodně ale chceme umožnit ostatním přemýšlet o tom, čeho lze s využitím těchto zařízení dosáhnout.“ O krok dál Také výzkumníci University of California v Berkeley pracují na technologii tisknutelných součástek. Vyrábějí s pomocí inkoustových tiskáren flexibilní, jednodílná trojrozměrná zařízení, kde jsou díly tvořeny po jednotlivých vrstvách. Tato experimentální zařízení, z nichž některá vypadají jako miniaturní řetězy, lze natahovat nebo stlačovat, což umožňuje dosáhnout jejich pohybu -- a není třeba je komplikovaně montovat k sobě. „Takzvaná flexonika neboli technika založená na mechanice flexibilních tištěných součástí, umožňuje produkovat struktury (označované názvem flexonic), k nimž bude jednou možno přidat ozubená kola, hřídele a jiné mechanické součásti, stejně jako kapacitory pro skladování elektřiny,“ říká Jeremy Risner, postgraduální student bioinženýrství, který na projektu spolupracuje s Johnem Cannym, profesorem elektroinženýrství a počítačových věd. „Určitě si umíme představit, že vytiskneme celé hnací ústrojí, pokud k tomu dostaneme potřebnou podporu,“ říká Risner. „Chceme tisknout skutečná funkční zařízení,“ dodává. Tisk pohyblivých dílů by byl pochopitelně složitější než tisk statických součástek. „Myšlenka postavení tiskáren, které budou schopny chrlit díly z různých materiálů, je klíčovým krokem k úspěchu,“ konstatuje Risner. „Deset různých materiálů, i když se jedná jen o deset různých plastů, je opravdu lákavou myšlenkou. Myslím, že je to ještě daleko, ale jistě by to bylo proveditelné.“ „Nakonec by se mohly objevit specializované spotřební výrobky vytvářené pomocí technologie inkoustových tiskáren,“ tvrdí Fitch. „Mým dětem by se moc líbila Lego tiskárna pro vytváření upravených kostek stavebnice upotřebitelných pro vlastní projekty. Mohly by mít i elektrické funkce, s jejichž pomocí by mohly kostky fungovat jako roboti,“ říká. „Mohou existovat trhy, kde je poptávka po personalizovaných řešeních podobného typu natolik velká, že by podobná řešení mohla mít komerční úspěch,“ uzavírá.
Článek byl připraven ve spolupráci s týdeníkem Computerworld.
Jde to již dnes
V současnosti vědci na univerzitách a vývojoví pracovníci ve firmách pracují na takových technologiích, s jejichž využitím mohou specializované komerční inkoustové tiskárny vytvářet trojrozměrné součástky pomocí nanášení jednotlivých vrstev tekutých plastických hmot. Dosud vědci dokázali vytvořit s pomocí trojrozměrných tiskových technik miniaturní tranzistory, existují však i specializovaná odvětví, která jsou schopna tisknout prototypy dalších součástek. Přestože však v laboratořích lze již dnes vytvářet odděleně tranzistory a prototypové díly, neexistuje dosud technologie tiskáren, které by byly schopny stavět elektrické obvody integrované do kompletních, fungujících dílů. „Takový technologický skok by se mohl odehrát za pět či více let,“ říká John Fitch, strojní inženýr z Palo Alto Research Center v Kalifornii. „Jde ale o vizi, kterou někteří zkoušejí naplnit již dnes,“ tvrdí. Jednou by mohla mít technologie umožňující zařízením tisknout trojrozměrné součástky s definovanými elektrickými funkcemi nespočetná využití -- mohla by nahradit drahé křemíkové komponenty díly vyrobenými z levného plastu nebo umožnit levně vyrábět personalizovaná zařízení. Technologické výzvy jsou však dosud velké, a to včetně potenciální potřeby mnoha různých druhů materiálu, které je třeba tisknout -- od plastu přes ocel, hliník až například po uhlíkový filtr. „To znamená, že každý by musel mít tiskárnu se spoustou různých zásobníků nebo mnoho různých tiskáren,“ upřesňuje Fitch. „Použité chemické postupy by byly velmi složité.“ Spíše než aby se staly spotřebním zbožím, by takové tiskárny mohly odstartovat nové odvětví kopíroven nebo jiného druhu firem, kam by mohli uživatelé odeslat objednávku dílů e-mailem a zboží si pak osobně vyzvednout nebo si ho nechat poslat.
Chytrý papír a visačky
Anglická firma Plastic Logic, která dnes vytváří pomocí inkoustových tiskáren plastické tranzistory pro výrobu plochých displejů s aktivní maticí, předvídá pro tuto technologii celou řadu nových trhů. „Bezpochyby vidíme velké tržní příležitosti i jinde, než je jen výroba prototypů,“ říká mluvčí firmy Cranch Lamble. „Plánujeme pracovat na dvou frontách,“ říká. Jednou z nich jsou video displeje z takzvaného elektronického papíru -– tenké, pružné zobrazovací jednotky; a druhou jsou flexibilní plastové chytré visačky, které by bylo možno využít na spotřebitelských produktech. Obsahovaly by elektronické obvody, které by například mohly informovat zákazníka, že potraviny v ledničce jsou již prošlé, nebo by mohly obsahovat budík na jedno použití v barvě na vlasy, který by upozornil, že je čas barvu smýt. „Vlastní vytvoření náhradních dílů podle potřeby bude trvat mnohem déle,“ upozorňuje Lamble. „Vidím to jako opravdu dlouhodobou vizi, kam může tato technologie dojít. Rozhodně ale chceme umožnit ostatním přemýšlet o tom, čeho lze s využitím těchto zařízení dosáhnout.“ O krok dál Také výzkumníci University of California v Berkeley pracují na technologii tisknutelných součástek. Vyrábějí s pomocí inkoustových tiskáren flexibilní, jednodílná trojrozměrná zařízení, kde jsou díly tvořeny po jednotlivých vrstvách. Tato experimentální zařízení, z nichž některá vypadají jako miniaturní řetězy, lze natahovat nebo stlačovat, což umožňuje dosáhnout jejich pohybu -- a není třeba je komplikovaně montovat k sobě. „Takzvaná flexonika neboli technika založená na mechanice flexibilních tištěných součástí, umožňuje produkovat struktury (označované názvem flexonic), k nimž bude jednou možno přidat ozubená kola, hřídele a jiné mechanické součásti, stejně jako kapacitory pro skladování elektřiny,“ říká Jeremy Risner, postgraduální student bioinženýrství, který na projektu spolupracuje s Johnem Cannym, profesorem elektroinženýrství a počítačových věd. „Určitě si umíme představit, že vytiskneme celé hnací ústrojí, pokud k tomu dostaneme potřebnou podporu,“ říká Risner. „Chceme tisknout skutečná funkční zařízení,“ dodává. Tisk pohyblivých dílů by byl pochopitelně složitější než tisk statických součástek. „Myšlenka postavení tiskáren, které budou schopny chrlit díly z různých materiálů, je klíčovým krokem k úspěchu,“ konstatuje Risner. „Deset různých materiálů, i když se jedná jen o deset různých plastů, je opravdu lákavou myšlenkou. Myslím, že je to ještě daleko, ale jistě by to bylo proveditelné.“ „Nakonec by se mohly objevit specializované spotřební výrobky vytvářené pomocí technologie inkoustových tiskáren,“ tvrdí Fitch. „Mým dětem by se moc líbila Lego tiskárna pro vytváření upravených kostek stavebnice upotřebitelných pro vlastní projekty. Mohly by mít i elektrické funkce, s jejichž pomocí by mohly kostky fungovat jako roboti,“ říká. „Mohou existovat trhy, kde je poptávka po personalizovaných řešeních podobného typu natolik velká, že by podobná řešení mohla mít komerční úspěch,“ uzavírá.
Článek byl připraven ve spolupráci s týdeníkem Computerworld.
