Uno sguardo alla Printed Electronics

Uno sguardo alla Printed Electronics
Sintesi della Conferenza e Trade Show Printed Electronics Europe 2014, Berlino, 31 Marzo – 2 Aprile 2014
Autore: Gianluca Zaffiro, Telecom Italia, Future Centre
La Printed Electronics è la più importante conferenza e fiera sulla Printed Electronics (PE) a livello mondiale.
Viene organizzata da IDTechEX in due edizioni annue, una in Europa a primavera, e una e negli USA in
autunno. La conferenza richiama circa 2000 visitatori e 120 espositori da 20 paesi nello spazio fieristico.
Precedono e chiudono l’evento alcuni workshops (Masterclass). Nel seguito si presenta una sintesi ragionata di
quanto emerso dalla partecipazione alla conferenza , alla fiera e alle masterclass.
Cos’è la Printed Electronics e perché è una tecnologia disruptive.
La PE è una famiglia di tecnologie di produzione emergente per l’elettronica che consente potenzialmente di
realizzare oggetti smart a basso costo, estremamente versatili grazie alle proprietà di flessibilità, sicurezza,
impiantabilità, ingeribilità e sottigliezza, e con caratteristiche superiori alle tecniche classiche in termini di
flessibilità di design, gestibilità di piccole quantità di produzione, ottimizzazione dello spazio fisico, tolleranza ai
guasti. In prospettiva potrebbe essere la tecnologia per la bionica e per la realizzazione di dispositivi
completamente trasparenti.
Ci sono varie tecniche di stampa di componenti elettronici, che derivano da quelle di stampa su carta. Le due
tecniche principali sono la stampa con rotative (flexografica, rotocalcografica…) o quella a getto di inchiostro.
Queste tecniche hanno il grande vantaggio di poter operare a temperatura bassa rispetto ai procedimenti per i
circuiti integrati, e quindi consentono di operare su supporti come carta e plastica. L’altro vantaggio è nel caso
della stampa con rotativa la possibilità di produzione di grandi volumi a basso costo e per la tecnica a getto di
inchiostro la semplicità di personalizzazione.
Attraverso l’uso di inchiostri speciali conduttivi (o isolanti) o dotati di altre proprietà (es. luminescenza) è
possibile realizzare diverse tipologie di dispositivi incluse piste conduttive, antenne RFID, schermi, sensori,
memorie, transistori, batterie, capacitori ecc.. Con la PE è possibile stampare dispositivi completi in
sostituzione di quelli oggi costruiti con tecniche tradizionali, o realizzare parti di questi come strati o singoli
componenti (ibridi).
Il mercato attuale della PE vale poco meno di 500 milioni di $ (escludendo gli inchiostri conduttori che valgono
oltre 2500 milioni di $) e si ripartisce tra display elettroforetici ed elettroluminescenti, pannelli fotovoltaici e
Proprietario: Gianluca Zaffiro SI.I.FC
Data emissione: 14-04-2014
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Codice doc.: Null
sensori. Grandi potenzialità di mercato nel lungo periodo sono individuate nella stampa di display OLED. Nel
2023 il mercato della PE varrà quasi 5 miliardi di $ escluse le piste conduttive, che da sole varranno circa 3
miliardi di $ (fonte IDTechEX)1.
Cosa si realizza oggi con la Printed Electronics?
Nel seguito sono presentate alcune soluzioni di aziende chiave nel settore della PE che erano presenti alla
conferenza.
Bfree di Arveni
Bfree è una soluzione di interruttori da muro senza batteria e wireless per il controllo di accensione e
spegnimento delle luci di casa che sta per essere lanciata dall’azienda francese Arveni. La soluzione utilizza un
sistema di energy harvesting piezoelettrico che produce l’energia necessaria a inviare il segnale ad una
centralina installata nella scatola di derivazione della casa, e che può gestire fino a trenta interruttori. Il design
degli interruttori è particolarmente curato. Anche la società svizzera Algra produce analoghi interruttori
piezoelettrici per la Smart Home.
Touchcode di T-Ink
T-Ink è una azienda americana leader nella progettazione di inchiostri per la PE. Assieme alla società tedesca
Touchcode ha sviluppato una soluzione omonima, ottenuta stampando su carta piste conduttive in grado di
interagire quando avviciniate agli schermi touch di smartphone e tablet e di scatenare un comando codificato
attraverso un’App che interpreta il codice. Possono essere considerati una evoluzione del QR code (non
richiedono l’uso della telecamera) ed una versione meno complessa di NFC (non richiedono la presenza di una
antenna NFC).
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L’importanza del mercato delle piste conduttive si lega alla semplificazione delle tecniche di oggi (cablaggi), al
miglioramento delle caratteristiche meccaniche (niente fili saldati, niente parti in movimento per gli interruttori stampati),
alla possibilità di ottimizzare gli spessori (conduttori stampati assieme al substrato plastico – già applicazioni nei cruscotti
automobilistici e in avionica).
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Memorie/sensori stampati su plastica di Thinfilm
Thinfilm è una azienda norvegese che realizza memorie stampate su plastica con capacità di 20bit dal costo
inferiore a $1 e che possono essere usate come etichette anti contraffazione. Al momento le memorie vanno
lette a contatto fisico attraverso una pistola a 10 pin. Con la stessa tecnologia è possibile realizzare etichette
stampate che integrano un sensore di temperatura, una logica di base e memoria riscrivibile in grado di
tracciare il corretto stoccaggio di merci deperibili durante il trasporto (es. alimenti o medicinali).
Sensore organico di immagini di ISORG / PlasticLogic
ISORG è una start-up francese che ha realizzato in partnership con PlasticLogic, nota azienda anglo-tedesca
leader nella produzione di schermi organici trasparenti e flessibili, un sensore organico di immagini in grado di
rilevare con una risoluzione di 96x96 pixel le immagini. Possibili applicazioni sono rilevazione immagini su
larghe aree, diagnostica, bodyscan, con range dai millimetri al metro, e lettori per scaffali intelligenti.
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https://www.youtube.com/watch?v=iLWuh0uwSh0
nanoCloud Processors di EPIC Semiconductors
EPIC Semiconductors è un’azienda canadese che ha creato i nanoCloud Processors (nCPs), chip per sensori
indossabili privi di batteria e dotati di comunicazione contactless, che possono essere usati in varie aree tra cui
lo sport e il wellness (quantified self). Il sensore biometrico è realizzato in silicio o con polimeri flessibili
stampati in PE, ed è quindi indossabile come cerotto sul corpo. Il sensore viene “alimentato”, effettua misure e
comunica intercettando un campo elettrico variabile che si propaga sul corpo umano e che viene generato da
un apposito dispositivo, per esempio uno speciale smartwatch, in grado di interpretare i segnali letti dai
sensori. Un video dimostrativo spiega meglio l’invenzione https://www.youtube.com/watch?v=d2270swhI4I
Sensori indossabili di Clothing+
Clothing+ è una azienda finlandese specializzata nell’integrazione di sensori biometrici per lo sport e medici nei
tessuti, che mantengono le caratteristiche di indossabilità, usabilità e manutenzione (lavaggio). Lavora con
aziende come Polar, Adidas, Philips. Nell’immagine un pantaloncino da corsa con integrati sensori per rilevare
l’EMG dei muscoli delle gambe di un corridore realizzati da Clothing+.
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Emotional Moisture Humidity Sensor di Ynvisible
Ynvisible è una azienda portoghese specializzata nella stampa di carta con grafica interattiva e confezioni di
merci interattive. La tecnologia utilizzata è quella degli strati cromogenici di vario genere, per la realizzazione
di display elettrocromici stampati. Loro prodotto iconografico è il sensore a cartellino “Emotional Moisture
Humidity Sensor” – venduto per €13 - che rileva il livello di umidità nei vasi delle piante e di conseguenza
mostra visivamente con uno smile visualizzato con display elettrocromico se è necessario annaffiare la pianta.
Cerotto antirughe Biobliss di iontera e Bluespark
Il cerotto antirughe realizzato dall’americana iontera guida i principi attivi sottocute attraverso il fenomeno di
ionoforesi possibile grazie all’applicazione di deboli correnti. Il cerotto è fornito di una batteria sottile (mezzo
millimetro) e flessibile, ottenuta con procedimento di stampa dall’azienda americana Bluespark. Questo
prodotto è un esempio di successo commerciale dell’elettronica stampata.
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BoogieBoard di ImprovElectronics
BoogieBoard è una lavagnetta riscrivibile basata sulla proprietà di sensibilità alla pressione dei cristalli liquidi
colesterici2. Lo schermo è fornito da KentDisplay. La versione SYNC 9.7 può anche salvare gli appunti nel Cloud,
trasferendo allo smartphone via Bluetooth i dati da ricordare. Un digitizer sensibile alla pressione memorizza
gli appunti. E’ disponibile da fine 2013 e costa $80 su amazon.
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I cristalli liquidi colesterici sono usati per realizzare schermi che si vedono in riflessione sotto la luce ambiente e solare, e
sono dotati di bistabilità (per cui non c’è bisogno di alimentazione per mantenere l’immagine).
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