📅 Data publikacji: 13.05.2025
У лабораторії TechCircuit у Кракові д-р Ян Ковальчик стояв перед пультом управління принтером EC-3D, готовий революціонізувати прототипування електроніки. EC-3D поєднала в собі три точних екструдери: пасту з сріблом для провідних шарів, шарами PETG для підкладки та діелектричний полімер для ізоляції. Це інтегроване рішення усувало багатоетапний монтаж, перетворюючи дизайн-файли на функціональні плати за кілька годин. Мета команди — створити простий температурний сенсорний модуль за два години замість днів. 🤖
Процес почався з друку 1 мм товщини шари PETG, що утворювала основу. Далі соплом у 200 µм наносили провідні шляхи срібною пастою за заздалегідь згенерованим G-code. Останнім шаром друкували діелектрик, щоб запобігти коротким замиканням. Після друку плата висушувалася при 60 °C протягом 30 хвилин, що забезпечило адгезію, порівнянну зі звичайними PCB. Електричні тести показали опір 0,05 Ω на 5 см довжини доріжки, підтвердивши надійність провідників. Д-р Ковальчик заявив: «Ми прототипуємо швидше, ніж будь-коли — це нова ера швидкої електроніки». 💡
На початку виникли проблеми з адгезією провідних шарів до підкладки, що призводило до delamination під час згинання. Рішенням стало нанесення активатора поверхні на базі амідного полімеру між PETG і пастою. Це зменшило дефекти на 70% та дозволило друкувати гнучкі схеми зі згином до радіуса 20 мм без тріщин. Наприкінці Частини 1 TechCircuit підтвердив, що EC-3D — це потужний інструмент для прискореного R&D в електроніці. 🌟
Після успіху прототипів TechCircuit спільно з AGH уничистила пілотне дрібносерійне виробництво IoT-модулів. Версія EC-3D PRO отримала четвертий екструдер для паяльної пасти та станцію pick-and-place для SMD-компонентів. В одному циклі друку спершу револювали провідні доріжки, потім форматували потовщені педи, розміщували мікроконтролери, резистори і конденсатори, а після цього пропуском паяльної пасти відбувалося паяння. Кожен модуль із батарейкою друкувався як готовий пристрій. 📦
Завдяки пасті з температурою плавлення 140 °C, деформація PETG уникалася. Модулі пройшли Wi-Fi та Bluetooth тести, стабільно діючи на відстані до 100 м. Час виробництва одного модуля скоротився до 15 хвилин, а вартість матеріалів знизилася на 40% порівняно з традиційним монтажем. Одним із впроваджень стало друкування станцій для моніторингу якості повітря — датчиків NO₂, CO₂ та дрібнодисперсних частинок — у PLA-корпусах, готових до відправлення протягом 24 годин після замовлення. 🌿
Д-р Ковальчик підсумував: «Електронні фабрики в кожній інженерній лабораторії — реальність. Прототипи можна друкувати за ранковою кавою». ☕
У фазі 3 TechCircuit з ПІСТ розробив норми для 3D-друку електроніки: товщина провідних шарів (макс 100 μm), мінімальний проміжок між доріжками (200 μm), специфікації пасти та діелектриків. Випробування на вібрації, вологість і температурні цикли гарантували надійність у промислових умовах. 🏭
Паралельно в AGH запустили магістерську програму «Електроніка та 3D-друк», де інженери вивчали обробку провідних фарб, інтеграцію SMD та валідацію процесу. Мобільні лабораторії відвідали університети, надихаючи нове покоління інноваторів. 🎓
Проблема сертифікації медичних і аерокосмічних компонентів вимагала прозорості процесу. TechCircuit впровадив блокчейн для реєстрації кожного G-code, партії фарби та параметрів друку — створивши незмінний цифровий двійник для кожного пристрою. 🌐
В перспективі — гнучка носима електроніка, імплантовані біочіпи та автономні сенсорні мережі. Д-р Ковальчик завершив: «3D-друк електроніки змінить галузі, але тільки з чіткими стандартами та співпрацею науковців, виробників та регуляторів ми досягнемо повного потенціалу». 🔌