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Nuevos avances en la integración de electrónica en piezas complejas

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La integración de la electrónica en molde IME (In Mold Electronics) es una nueva forma revolucionaria de integrar la electrónica en los plásticos durante el proceso de inyección de la pieza final.
AIMPLAS, Instituto Tecnológico del Plástico, viene trabajando desde hace más de 10 años en la investigación y desarrollo de materiales plásticos conductores eléctricos, y desde hace más de cinco años en electrónica flexible impresa y en su integración en piezas plásticas.

Tras un año de investigación, ha terminado con éxito el proyecto IVACE e-PLAST, para la investigación y desarrollo de materiales plásticos conductores eléctricos y con propiedades avanzadas para su aplicación en movilidad sostenible y transporte inteligente, que ha contado con el apoyo y seguimiento de empresas como Faurecia, Industrias Alegre, Vicedo, ESB Sistemas y del Cluster de Automoción de la Comunidad Valenciana AVIA.

El proyecto e-PLAST se ha centrado en el desarrollo de nuevos materiales plásticos y composites conductores eléctricos, basados en nanocargas conductoras como CNTs y fibras de carbono, para apantallamiento electromagnético ligero; así como en el desarrollo de electrónica flexible impresa (sensores capacitivos y sliders) integrada en materiales plásticos vía In Mold Electronics, para obtener superficies capacitivas para desarrollo de soluciones de interacción hombre-máquina para el sector movilidad y transporte.

 La tecnología In-Mold Electronics (IME) elimina el peso adicional y las operaciones de post procesado al permitir que los circuitos electrónicos se integren directamente en la pieza inyectada durante el ciclo de moldeo. Se trata de una combinación de la tecnología de decoración en molde (IMD) con la electrónica impresa. Los beneficios incluyen una mayor productividad de fabricación, reducciones de costos generales del sistema y una mayor flexibilidad de diseño; ya que permite eliminar los botones y múltiples capas involucradas en el montaje de interruptores electromecánicos convencionales y reemplazarlos con piezas de plástico pre integradas y superficies capacitivas. Los resultados son piezas muy funcionales, ligeras y estéticas.

Normalmente, una aplicación In-Mold Electronics comienza con la serigrafía de una película de PC o PE con su diseño decorativo. A continuación, se imprimen los circuitos, sensores y pistas conductivas mediante serigrafía combinando pastas conductoras (plata, cobre y carbono principalmente) y dieléctricas. Una vez curadas, las películas impresas se termoconforman en una forma 3D. Luego, las formas 3D se colocan en un molde de inyección donde se inyecta resina detrás de ellas. La pieza final es un componente de plástico rígido con la funcionalidad integrada. Los componentes montados en la superficie, como conectores o LED, se agregan después de las operaciones de conformado y moldeado para aumentar la funcionalidad de la pieza.

Esta tecnología permite desarrollar paneles de instrumentos, iluminación ambiental, así como controles de puertas y ventanas en automoción, o controles táctiles en frontales de electrodomésticos y otras aplicaciones dirigidas al sector Salud para monitorización de pacientes como la integración de electrónica en órtesis y prótesis. En resumen, la tecnología IME permite integrar nuevas funcionalidades en estructuras complejas o piezas finas y ligeras que de otra manera no se podría integrar; además permite un menor consumo de materiales y componentes y consigue simplificar la integración de la electrónica en la pieza final eliminando pasos intermedios.

 La simplificación del proceso y ligereza de la pieza final está convirtiendo en esta tecnología en una buena alternativa a la hora de integrar electrónica en diferentes dispositivos y aplicaciones en el sector de la movilidad y el transporte, en línea blanca, sector salud y demás dispositivos electrónicos.
Los resultados presentados en el presente artículo son fruto de la investigación del proyecto ePLAST, que ha contado con la cooperación de entidades y empresas de referencias del sector de la automoción en Comunidad Valenciana como el Clúster AVIA y FAURECIA, empresas de referencia para la inyección de plástico para automoción como Industrias Alegre y Vicedo-Martí y empresas del sector de las telecomunicaciones como ESB sistemas cuyo principal sector de actividad es movilidad y transporte. El proyecto ePLAST cuenta con la financiación de la Conselleria de Economía Sostenible, Sectores Productivos, Comercio i Trabajo de la Generalitat Valenciana a través de ayudas del IVACE con la cofinanciación de los fondos FEDER de la UE, dentro del Programa Operativo FEDER de la Comunitat Valenciana 2014-2020. Estas ayudas están dirigidas a centros tecnológicos de la Comunitat Valenciana para el desarrollo de proyectos de I+D de carácter no económico realizados en cooperación con empresas para el ejercicio 2020.

 

Autora: Susana Otero, investigadora líder de Ingeniería en AIMPLAS

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