Ny inkjet-skriver gjør papir og plast til elektronikk

Skrivehodet beveger seg over papiret og etterlater seg sirlige mønstre. Det ligner en helt tradisjonell industriell inkjet-skriver. Men ser du godt etter, er den ikke helt tradisjonell. Blekket er nemlig ikke svart farge, men er elektrisk ledende sølv – og sluttresultatet er et fullt funksjonelt elektrisk kretskort som kan brukes som fuktsensor.

Vi er på Teknologisk Institut (TI), hvor de nylig har investert i en inkjet-skriver til produksjon av elektronikk.

Kan utvikle prototyper raskt

– Ved å skrive ut kretskort med inkjet i stedet for å etse i kretskort eller lage masker til screenprint, kan vi utvikle prototyper svært raskt, og på alle typer overflater; også bøyelige. Vi laster opp en tegning, og deretter skriver vi ut kretskortet, sier seksjonsleder Christian Kallesøe ved Center for Nano­produktion og Mikroanalyse.

Skriveren er den eneste av sitt slag i Danmark, og i hele Europa finnes det bare omkring 15.

– I dag produseres 98 prosent av all utskrevet elektronikk ved hjelp av screenprint. Dette er en omstendelig prosess å starte opp, men som til gjengjeld kan produsere i veldig store volum. Men utviklingen av nanomaterialer går så raskt – både når det gjelder pris og kvalitet – at vi tror at inkjet-basert utskrevet elektronikk vil vinne fram i årene som kommer, sier Christian Kallesøe.

Produserer kobberblekk selv

Når det handler om å få ned prisen på utskrevet elektronikk, spiller TI en vesentlig rolle. De utvikler og produserer selv nanopartikler av kobber og sølv som brukes til blekk i utskrevet elektronikk. I dag er sølv det mest brukte blekket, men det er hundre ganger dyrere enn kobber. En av utfordringene med kobber er materialets tendens til å oksidere. Derfor har TI utviklet et belegg som beskytter kobberpartiklene mot oksygen.

I dag kan TI produsere omkring 10 kg stabilt nanokobber-­blekk om dagen i en reaktor – og neste skritt i prosessen blir en oppskalering av denne mengden, forteller seksjonsleder Zachary J. Davis ved TI.

Artikkelen fortsetter under grafikken.

I tillegg til at prosessen er raskere fra tegning til ferdig produkt, er inkjet-utskrifter også mer bærekraftige.

– Du søler mye mindre med blekket enn du gjør med de konvensjonelle screenprinterne, hvor 10–15 prosent er svinn. Og i tillegg brukes det mange kjemikalier til å rense former. Sølv og kobber er knappe ressurser, så det er avgjørende å utvikle metoder som bare forbruker det nødvendige, sier Zachary J. Davis.

I dag finnes det ingen danske bedrifter som selv er i stand til å inkjet-skrive elektronikk, men TI er i kontakt med bedrifter som undersøker muligheten til for eksempel å få skrevet ut små tags og sensorer som kan inkorporeres i produktene deres.

Denne artikkelen ble først publisert på Ingeniøren for deres abonnenter og gjøres tilgjengelig for abonnenter av TU Ekstra gjennom vår samarbeidsavtale.