Dibujar en vez de extruir, una técnica para la impresión 3D de circuitos flexibles
Un equipo de la Universidad de Dalian, en China, ha desarrollado un método de impresión 3D con el potencial de cambiar la forma en que se fabrican los circuitos eléctricos flexibles. Mediante una técnica a la que llamaron fluid drawing printing, han conseguido crear estructuras conductoras en 3D con alta precisión. Cambiando un poco de perspectiva, pudieron crear interconexiones complejas y en 3D sin recurrir a procesos caros o poco escalables.
Para aquellos que no estén familiarizados con el tema, las estructuras conductoras son el camino por el cual circula la corriente eléctrica en un circuito. En la actualidad, la impresión 3D de esos «caminos» está basada en la extrusión directa a través de agujas de distintos tamaños. Según la investigación, esto supone límites importantes a la resolución, ya que el grosor de los hilos conductores suele estar condicionado por el diámetro interno de la aguja. En cambio, su propuesta se basa en dibujar las estructuras en lugar de extruirlas. ¿Cuál sería la diferencia? ¿Cómo funciona esta nueva técnica? Sigue leyendo para conocer las respuestas.
Circuito multivibrador impreso con la técnica fluid drawing printing. Créditos: Li, Y., Wang, D., Feng, Y. et al.
A diferencia de la extrusión directa de estructuras conductoras, donde el material conductor se empuja a través de una aguja y se deposita sobre un sustrato, la técnica que propone el equipo chino emplea un principio distinto. La técnica fuild drawing printing estira el filamento desde el sustrato, el soporte, mientras se eleva la aguja, aprovechando la tensión del material. Este cambio de perspectiva permite crear hilos más delgados que el diámetro de la propia aguja, lo que incrementa la resolución y el control. Mientras la extrusión está limitada por la boquilla y depende del equilibrio entre presión y viscosidad, la nueva técnica ajusta el grosor mediante temperatura, velocidad y presión de forma más exacta, sin comprometer la estabilidad de la estructura.
La técnica se puso a prueba con nanopartículas de plata (AgNPs) y polivinilpirrolidona (PVP). Para que el proceso funcionara, las tintas necesitaban una viscosidad específica. Por ello, los investigadores evaporaron el disolvente compuesto a temperaturas de 25 y 100 °C. Al aumentar la viscosidad de manera controlada, la tinta se convierte en un material ideal para “dibujar” estructuras sin que colapsen durante la impresión. Tras este proceso, las estructuras se sometieron a un tratamiento térmico que mejoró la conductividad.
A la izquierda, el método de la técnica fluid drawing. A la derecha, las etapas de impresión 3D con esta técnica. Li, Y., Wang, D., Feng, Y. et al. Créditos:
El método no es solo una curiosidad de laboratorio. El equipo demostró su utilidad fabricando circuitos funcionales, incluyendo LEDs, pantallas de imagen térmica y circuitos multivibradores. En todos estos casos, las estructuras 3D impresas reemplazan o complementan trazados planos tradicionales, permitiendo diseños más compactos. La técnica es compatible con diferentes sustratos flexibles, es decir, el soporte físico donde se construyen los circuitos o estructuras electrónicas. Esto la convierte en una opción para la fabricación de wearables, dispositivos biomédicos u otros sistemas con geometrías complejas. El estudio se publicó en la edición de mayo de la revista Microsystems & Nanoengineering. Si te interesa el tema y quieres saber más, puedes consultar la publicación científica aquí.
¿Qué opinas la técnica para imprimir estructuras de circuitos flexibles? Deja tus comentarios en nuestras redes sociales: Facebook, LinkedIn y Youtube. Sigue toda la información sobre impresión 3D en nuestra Newsletter semanal.
