¿Qué es la electrónica impresa y cuáles son sus principales aplicaciones?

En este post vamos a hablar electrónica impresa y las grandes aplicaciones que se desarrollan en torno a esta técnica. Hablaremos de las industrias en las que está presente, proyectos, retos y tendencias para el futuro a corto medio plazo.

¿Qué es la electrónica impresa?

Se conoce a la electrónica impresa como los distintos métodos de impresión para crear dispositivos electrónicos. También se cono esta electrónica como flexible puesto que sus usos hacen que la tecnología sea casi omnipresente en nuestras vidas. Hablamos de pantallas, baterías, etiquetas inteligentes, envases, cartelería, iluminación e incluso ropa. Además de su flexibilidad, el otro gran argumento que hace que este sector esté en claro auge es su ahorro de costes y la capa de innovación que conlleva sus resultados y aplicaciones.

Su evolución ha sido tal que entre las aplicaciones más actuales podemos hablar de sensores inalámbricos en los envases, los parches para la piel que se comunican con Internet y los edificios que detectan fugas para permitir un mantenimiento preventivo.

Salud/bienestar: Utilizar la flexibilidad

Para comercializar con éxito la electrónica impresa/flexible es necesario identificar las aplicaciones en las que sus diferencias con la electrónica convencional añaden un valor significativo. Los parches electrónicos para la piel son un gran ejemplo de ello, ya que los dispositivos flexibles de película fina mejoran la comodidad del paciente al tiempo que permiten la monitorización continua de parámetros biométricos (véase el informe de IDTechEx «Parches electrónicos de piel 2021-2031«).

El interés por los parches electrónicos para la piel se ha acelerado realmente en 2021, con el desarrollo de carteras de materiales específicos por parte de grandes empresas como Dupont y Henkel, y la utilización de los parches en los hospitales. Este aumento de la tracción se atribuye en parte a la COVID-19, ya que tanto los pacientes como los profesionales de la salud se sienten ahora mucho más cómodos con las consultas a distancia que requieren un seguimiento en casa.

Además, muchos sistemas sanitarios están luchando con una acumulación de pacientes tras la cancelación de operaciones/exámenes, lo que crea un impulso adicional para adoptar nuevas tecnologías que puedan mejorar la eficiencia, por ejemplo, facilitando un alta hospitalaria más temprana.

Para la automoción y su electrificación

Aunque las transiciones hacia la electrificación y la autonomía del automóvil atraen mucha atención, van acompañadas de la adopción de otras tecnologías que, en cierta medida, pasan desapercibidas. La creciente adopción de la electrónica impresa es un ejemplo de ello, con aplicaciones tanto en el interior como en el exterior.

Los interiores son objetivos especialmente prometedores para la innovación que añade valor a la experiencia de los ocupantes, ya que es más difícil para los fabricantes diferenciar los vehículos eléctricos basándose en el tren motriz. En este sentido, la electrónica impresa/flexible tiene muchas posibilidades de añadir funciones adicionales al habitáculo y facilitar una fabricación eficiente. Algunos ejemplos son la adición de pantallas de mayor rendimiento y superficies de control capacitivas. De hecho, los sensores táctiles capacitivos retroiluminados que comprenden películas de malla metálica impresa transparente incrustada y piezas termoformadas, desarrollados por PolyIC, se han comercializado en los modelos de Volkswagen lanzados en 2021.

También existe un creciente interés por los calefactores para aplicaciones de automoción, ya que los vehículos eléctricos generan mucho menos calor residual. Aunque la electrónica impresa ya se utiliza para algunos calefactores de asientos, la aplicación de calefactores fabricados con tintas conductoras resistivas o de coeficiente de temperatura positivo en las superficies mejoraría la eficiencia del calentamiento y, por tanto, ampliaría ligeramente la autonomía de los VE. También se están desarrollando y probando calentadores transparentes, que pueden estar hechos de malla metálica, nanotubos de carbono (CNTS) o nanocables de plata, y cuyas aplicaciones iniciales son las cubiertas de los faros y los sensores.

Envases inteligentes

Definido como la integración de funcionalidades electrónicas, como antenas y sensores, en los envases para seguir su progreso y estado a lo largo de la cadena de suministro y en el hogar, el envasado inteligente ha sido promocionado durante mucho tiempo como una aplicación prometedora para la electrónica impresa/flexible. Esto se debe a que, a diferencia de la electrónica rígida convencional, la electrónica impresa/flexible es teóricamente compatible con la producción rollo a rollo (R2R) de muy alto rendimiento para permitir los muy bajos costes de producción requeridos.

Sin embargo, a pesar de la adopción generalizada de las etiquetas RFID, los envases inteligentes con sensores integrados se han limitado hasta ahora a aplicaciones de nicho. Esto se debe principalmente a que los objetivos de coste para la mayoría de las aplicaciones de envasado inteligente son extremadamente difíciles, especialmente porque es necesario incorporar una fuente de alimentación o capacidad de recolección de energía, uno o más sensores, un CI de procesamiento y una antena. Además, los envases inteligentes generalmente sólo añaden valor cuando facilitan una solución integrada junto con el software. Esto suele requerir entrar en un mercado a escala y ser adoptado simultáneamente por múltiples actores de la cadena de suministro.

En un intento de reducir el coste del hardware de envasado inteligente, abriendo así la tecnología a aplicaciones de mayor volumen, se están desarrollando tecnologías de hardware innovadoras. PragmatIC, una empresa con sede en el Reino Unido que produce circuitos integrados de óxido metálico nativamente flexibles, recaudó 80 millones de dólares en financiación de serie C en octubre de 2021. La propuesta de valor clave de los circuitos integrados de Pragmatic es su bajo coste, potencialmente inferior a 1 céntimo de dólar cada uno. Aunque la RFID es la aplicación inicial, también se están desarrollando circuitos integrados algo más complejos para aplicaciones de detección.

Otra innovación prometedora para los envases inteligentes son los sensores que recogen energía de la radiación electromagnética del entorno. Desarrollados por la empresa estadounidense Wiliot, que recaudó 200 millones de dólares en una ronda de financiación de serie C, estos sensores inalámbricos sin batería se comunican por Bluetooth.

Edificios inteligentes e IoT: Combinando la detección y la recolección de energía

Los dispositivos IoT, definidos aquí como una red de sensores conectados de forma inalámbrica para aplicaciones tanto domésticas como industriales, ofrecen ventajas como el mantenimiento predictivo y la supervisión del estado. Representan una gran oportunidad para la electrónica impresa/flexible, ya que deben ser asequibles y tener un factor de forma compacto para encajar en edificios, equipos industriales, etc.

A pesar de la clara propuesta de valor, la alimentación de los dispositivos del IoT sigue siendo un reto, ya que la sustitución de las baterías es un derroche y resulta cara si se tiene en cuenta el tiempo de mantenimiento. Un candidato emergente para resolver este problema es la fotovoltaica orgánica (OPV). Aunque la adopción a gran escala de la fotovoltaica orgánica ha resultado difícil, esta tecnología de captación de energía es muy adecuada para la captación de energía en interiores, ya que es más eficiente que la fotovoltaica de silicio bajo radiación difusa de baja intensidad. Las películas también son baratas de producir mediante el procesamiento de soluciones, mientras que su forma de película flexible y delgada mejora la durabilidad y las posibilidades de integración.

Empresas como Epishine, Dracula Technologies y Ribes Tech están desarrollando células OPV de interior para dispositivos IoT de baja potencia. Esta tecnología ganó tracción en 2021, con las células OPV de Epishine instaladas en productos de gestión de instalaciones disponibles en el mercado. Otras aplicaciones de la electrónica impresa/flexible para edificios inteligentes aprovechan la capacidad de producir dispositivos de gran superficie relativamente sencillos a un precio accesible. Entre las aplicaciones se encuentran la calefacción y la detección de fugas, ya sea integradas en los materiales de construcción o adaptadas. En 2021, la empresa británica Bare Conductive lanzó Laiier, dirigida a estas aplicaciones: la detección de fugas de bajo coste está resultando especialmente atractiva para el sector de los seguros, con múltiples proyectos en desarrollo.