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Circuitos deformables: el nuevo proceso simplifica la producción de prototipos funcionales

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Los circuitos deformables tienen la ventaja de que también funcionan en textiles como la ropa. Sin embargo, su producción se considera muy costosa. Un nuevo proceso simplificado ha sido presentado por dos informáticos de la Universidad de Saarland. Se basa en el llamado cortador láser y sus cortes precisos y rápidos.

Estos son proporcionados por un software fácil de usar desarrollado por Daniel Gröger y el Profesor Jürgen Steimle para diseñadores. Dado que los materiales necesarios están disponibles en el mercado, casi cualquier persona puede producir productos electrónicos elásticos para sus propios fines.
 
Una chaqueta que silencia las llamadas entrantes cuando se arranca la manga. Una venda que hace sonar una alarma cuando la articulación se dobla demasiado. Estas son dos de las muchas aplicaciones que solo son posibles con circuitos deformables. "Sin embargo, los procesos de fabricación actuales requieren mucho tiempo y son muy complejos", explica Daniel Gröger, estudiante de doctorado en ciencias informáticas en la Universidad de Saarland. Por lo tanto, junto con el profesor Jürgen Steimle, Gröger ha desarrollado un proceso para producir circuitos deformables en pocos minutos. El corazón del proceso es un llamado cortador láser. Su rayo láser elimina continuamente el material objetivo. De esta forma, realiza muchos cortes precisos en muy poco tiempo. Los investigadores aprovechan esto haciendo que el láser corte un cierto patrón en el material, similar a una forma de Y. El tamaño del patrón, el grosor de sus líneas y la distancia entre los cortes determinan la elasticidad del material. El material consta de una capa conductora y una no conductora. El circuito es creado por el láser que ablata la capa conductora en puntos predefinidos durante el corte.
 
Dado que no solo es un corte rápido y preciso tan difícil para los humanos, sino también la planificación de dónde cortar, los investigadores también lo han automatizado. El resultado es un software que permite a los diseñadores especificar el contorno de la pieza, similar a un programa de dibujo, y determinar qué parte de ella debe ser deformable. Determinan el grado de elasticidad utilizando un control deslizante virtual. Finalmente, colocan los componentes electrónicos. Luego, el software calcula la posición y la naturaleza de las formas Y, incluido el diagrama del circuito, y muestra todo. El resultado rápido es inusual, porque el cálculo de la mejor ruta de escalera hasta ahora ha requerido mucho tiempo de cálculo y potencia. Sin embargo, los investigadores han ideado un atajo presentando el problema de cálculo como un gráfico, para el cual es posible un cálculo eficiente.
 
De esta manera, los investigadores produjeron tres prototipos, cada uno de los cuales llevó menos de cinco minutos. El primero es un brazalete transparente con un diodo emisor de luz. En su lado hay una pestaña, similar a la rueda giratoria en el costado de un reloj. Al tirar de la correa o de la pestaña, se activa y desactiva el diodo emisor de luz. Esto cumple la funcionalidad básica de un cronómetro, afirma Gröger. Tirar de la correa corresponde a comenzar y parar. Si tira de la pulsera, la medición del tiempo comienza nuevamente. Los otros dos prototipos son un controlador flexible para juegos de ordenador y un sensor que está integrado en una venda del codo y mide el grado de difracción. Los materiales utilizados, como las láminas de plástico recubiertas con óxido de indio y estaño, están disponibles en línea. Por lo tanto, Gröger cree que el nuevo proceso también permite a las personas que no están familiarizadas con la investigación de materiales crear circuitos deformables. Los investigadores señalan que los modelos de prueba actuales pueden soportar al menos mil cepas, pero esto aún no cumple con los criterios de calidad comercial para la durabilidad. Sin embargo, Gröger está convencido: "Incluso si la tecnología todavía tiene que ser mejorada, los conceptos se mantendrán".
 
Los científicos financiaron su investigación con fondos del programa Horizon 2020 de la Unión Europea y con fondos del Cluster of Excellence for Multimodal Computing and Interaction.

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