A integração vai impulsionar

Bruce Adams | 29 de setembro de 2021

A integração de eletrônicos em estruturas 3D é uma tendência crescente que oferece uma solução mais sofisticada do que o método atual de encapsulamento de placas de circuito impresso rígidas, de acordo com a empresa de pesquisa de mercado independente IDTechEx. A eletrônica moldada (IME) é uma tecnologia emergente que permite que a eletrônica seja incorporada em componentes plásticos moldados e termoformados.

Com a integração de toque capacitivo, iluminação e haptics, oferecendo reduções de tamanho e peso de até 70%, o IME pode produzir com eficiência interfaces curvas sensíveis ao toque. Devido a esses benefícios e com aplicações principalmente nos setores automotivo e de bens de consumo, a IDTechEx prevê que o IME se tornará um mercado de US$ 1,5 bilhão até 2032.

O IME pode ser visto como uma extensão do processo mais comum de decoração no molde (IMD), no qual o plástico termoformado com um revestimento decorativo é convertido em um componente 3D por moldagem por injeção. O IME é uma evolução de uma técnica existente, tanto do conhecimento do processo existente quanto do equipamento de capital podem ser reutilizados. A fabricação de uma peça usando IME começa com a impressão em tela de tintas termoformáveis ​​condutivas, seguida pela deposição de adesivos eletricamente condutivos e a montagem de componentes eletrônicos, como LEDs, disse a IDTechEx. Circuitos multicamadas mais complexos também podem ser produzidos imprimindo tintas dielétricas para permitir cruzamentos.

O policarbonato é geralmente preferido para o substrato termoformável, de acordo com Matthew Dyson, analista sênior de tecnologia da IDTechEx.

"A Covestro desenvolveu um filme de policarbonato coberto com uma camada de acrílico para IME (servindo como substrato termoformável), afirmando combinar 'os pontos fortes do acrílico, como alta resistência a arranhões e produtos químicos, com as vantagens de processamento do policarbonato'" disse Dyson, que é doutor em filosofia em física, especializado em eletrônica orgânica. "O policarbonato é o plástico mais comum para a etapa de moldagem por injeção, mas, em princípio, qualquer plástico pode ser usado onde o calor e a pressão necessários para a moldagem por injeção não danifiquem os componentes eletrônicos. Plásticos transparentes para moldagem por injeção são frequentemente usados ​​para servir como guias de luz para essas peças decorativas."

Apesar das semelhanças com o IMD, há muitos desafios técnicos na integração de componentes eletrônicos que precisam suportar termoformagem e moldagem por injeção. Um rendimento de fabricação muito alto é importante porque o circuito é embutido e uma única falha pode tornar toda a peça redundante, disse Dyson.

No lado do material, tintas condutivas, tintas dielétricas e adesivos eletricamente condutivos precisam sobreviver às etapas de conformação e moldagem que envolvem altas temperaturas, pressão e alongamento. Além disso, todos os materiais na pilha precisam ser compatíveis, razão pela qual muitos fornecedores desenvolveram portfólios de tintas funcionais projetadas especificamente para IME, disse Dyson.

O IME é melhor usado em casos que requerem uma superfície sensível ao toque decorativa, como painéis de controle em interiores de automóveis e em utensílios de cozinha. Ele permite uma superfície decorativa 3D, suave e lavável com toque capacitivo integrado, iluminação e até mesmo feedback tátil e antenas, disse Dyson. Enquanto os primeiros exemplos comerciais estão começando a surgir no espaço de bens de consumo, a adoção em interiores de veículos foi adiada devido ao COVID-19. A lenta adoção no setor automotivo também é atribuída tanto aos desafios de atender aos requisitos de qualificação automotiva quanto à disponibilidade de alternativas menos sofisticadas, como a aplicação de filmes funcionais em peças termoformadas.

Apesar desse revés, o mercado está começando a mudar, com fornecedores de equipamentos desenvolvendo capacidades especializadas e projetos de desenvolvimento chegando à sua conclusão.

"Espera-se que o setor dominante seja o de interiores automotivos, com casos de uso como consoles suspensos, interruptores de janela, consoles centrais e controles de volante", disse Dyson. "A sensibilidade ao toque é alcançada por meio de mudanças na capacitância. Outros setores de aplicação incluem produtos de linha branca (como o painel de controle em máquinas de lavar) e outros aparelhos de bancada."