“Portiamo intelligenza negli oggetti di uso quotidiano”

Marginal Column

Dal 2006 Prof. Dr. rer. nat. Reinhard R. Baumann, è titolare della Cattedra di Tecnologie di Stampa e Illustrazione Digitale presso l’Istituto di Tecniche di Stampa e dei Media del Politecnico di Chemnitz, Germania.

Dal 2007 dirige il Reparto “Printed Functionalities” dell’Istituto Fraunhofer per i Nanosistemi Elettronici (ENAS) di Chemnitz. La sua ricerca verte primariamente sulle future applicazioni delle tecnologie grafiche nella realizzazione digitale di Smart Objects, inclusa l’elettronica flessibile stampata.

Già oggi, l’elettronica stampata trova impiego in molte applicazioni. Ma quale sarà il futuro delle cosiddette “Printed Functionalities”? Reinhard Baumann, professore del Politecnico di Chemnitz, ci parla di vantaggi, possibilità d’impiego e sostenibilità ambientale di questa nuova tecnologia.

 

Quali sono, a suo parere, i maggiori vantaggi offerti dalle printed Functionalities?

Secondo me, l’aspetto più interessante delle Printed Functionalities è il fatto che ci consentano di utilizzare i materiali più costosi soltanto laddove effettivamente occorrano. È il medesimo processo che avviene nella stampa: una volta applicato il substrato di materiale richiesto per comporre l’immagine, questo non viene asportato per incisione, come invece accade in litografia. Ritengo che le Printed Functionalities faranno nascere un’elettronica che non concorrerà necessariamente con quella tradizionale al silicio: sebbene questa tecnologia richieda investimenti nettamente inferiori nella tecnica di produzione e piccole quantità di materiali, l’aspetto cruciale è sempre l’applicazione prevista. Nelle applicazioni particolarmente efficienti, ad esempio per processori particolarmente veloci, l’elettronica al silicio manterrà anche in futuro la sua importanza; l’elettronica stampata, per contro, mostra i suoi vantaggi nella produzione di massa e su grandi superfici.

Quali possibilità d’impiego prevede per i prossimi dieciventi anni?

Per questo lasso di tempo prevediamo grandi progressi nello sviluppo di materiali idonei. Attualmente, questo è ancora un aspetto critico, essendo ancora pochi i semiconduttori realizzabili per l’impiego industriale; materiali migliori, tuttavia, incrementeranno la mobilità del portatore di carica, riducendo la sensibilità all’ossigeno e all’acqua. Tali progressi nei materiali, abbinati ad una migliore risoluzione e alla maggiore precisione di registro nella tecnica di stampa, consentiranno la realizzazione di circuiti a transistor più veloci. Inoltre, la maggiore convenienza dei nuovi prodotti stampati ne determinerà un ampio impiego nell’industria del packaging, poiché i complessi strati di isolamento del materiale ad uso alimentare risulteranno superflui.

Quali futuri ambiti coinvolgerà principalmente la stampa di materiali funzionali?

In generale, le funzionalità a stampa contribuiscono già oggi ad integrare intelligenza negli oggetti della vita quotidiana. Ciò sosterrà, a lungo termine, una massiccia diffusione di tali “Printed Smart Objects”. Una delle loro principali caratteristiche è la possibilità di comunicazione wireless, reciproca e con reti e sistemi informatici. Oggi vengono principalmente prodotti tag RFID con antenne allround; queste antenne, tuttavia, non sono ottimali per tutti i prodotti e per i relativi ambienti dielettrici. Prendiamo ad esempio un cartone di latte provvisto di antenna allround: ‘acqua all’interno del latte pregiudica la potenza di trasmissione dell’antenna, non consentendo al tag standard la necessaria qualità di comunicazione.

Soltanto stampando antenne RFID ottimizzate per tale impiego, insieme alle colorate immagini della confezione, si otterrà una qualità di comunicazione ottimale, riducendo inoltre i costi. Grazie ai minori costi, in futuro sarà possibile adattare ex novo le antenne ad ogni tipo di confezione. Quando ciò avverrà, questo nuovo modello commerciale contribuirà sensibilmente ad estendere e a diffondere la connettività Internet degli oggetti, fornendo nuovi servizi.

La gamma di applicazioni di questa nuova tecnologia appare molto estesa: sensori, transistor, ma anche display avvolgibili. Tutto ciò è possibile con la stessa tecnica?

In linea generale, riteniamo che queste varie applicazioni vadano realizzate con tecnologie di stampa diverse. Si tratta di decidere quale tecnologia costituisca la variante di produzione più adatta sotto il profilo tecnico ed economico. Per produrre display flessibili ad ampia superficie, oppure matrici di sensori, è consigliabile la stampa calcografica; contatti molto fini, o anche semplici circuiti logici si potranno produrre in modo conveniente con la tecnologia a getto d’inchiostro.

Come valuta la sostenibilità ambientale della nuova tecnologia?

I circuiti elettronici stampati abbassano i costi e, al contempo, riducono il consumo di risorse, richiedendo meno materiali e meno energia, a tutto vantaggio dell’ambiente. Data la nostra attuale consapevolezza ambientale, dobbiamo accertarci sin dall’inizio che i nuovi prodotti non generino rifiuti speciali: con le classi di materiali che si delineano oggi, possiamo dire di essere al sicuro; quanto ai materiali ausiliari attualmente ancora necessari e non conformi a tali requisiti, essi scompariranno senz’altro col progredire delle innovazioni.