The multi-material printer expands the possibilities of printable electronics

Digitaalinen valmistus on jo muuttanut perinteistä tapaa valmistaa tuotteita. Keskeistä on 3D-tulostuksen yleistyminen. Siinä keskitytään toistaiseksi pääosin passiivisten muovi- ja metallirakenteiden valmistamiseen. Uudet materiaalit ja valmistustekniikat tarjoavat kuitenkin mahdollisuuden toteuttaa täysin uudenlaisia toiminnallisia tuotteita kuten sensoreita, optisia elementtejä tai jopa kudosmalleja.

Oulun yliopiston NOVIDAM-tutkimushankkeessa on yhdistynyt poikkitieteellistä osaamista materiaali- ja valmistustekniikasta. Yhtenä keskeisenä tavoitteena on ollut kehittää 3D-valmistustekniikkaa uusille materiaaleille ja komponenteille elektroniikan, optiikan ja lääketieteen sovelluksiin. Kolmen vuoden tutkimus- ja kehitystyön päätteeksi on tutkijoiden käyttöön saatu monimateriaalitulostin Neotech AMT 15X G4. Kyseessä oli ensimmäinen Suomeen saatu tällainen laite.

-Valmistustekniikka on tullut vaiheeseen, missä aidosti kolmiulotteisia toiminnallisia ja älykkäitä elementtejä voidaan tehdä suoraan rakenteeseen monimateriaalitulostuksen avulla. Perinteinen painettavan älykkyys sellaisenaan on enemmänkin tasomaista ja pinnalle tehtävää, jota erillisessä valmistusprosessissa laitetaan myös rakenteiden sisään esimerkiksi ruiskuvalamalla tai laminoimalla. Jatkossa näistä vaiheista päästään eroon. Erittäin kiinnostavaa on myös se, että tulostettavien materiaalien ei tarvitse olla vain elektroniikkaan liittyviä vaan vaikkapa eläviä soluja, optoelektroniikan ja mittaustekniikan professori Tapio Fabritius sanoo.

Hankkeessa kehitettiin erittäin matalan permitiivisyyden materiaaleja ja 6G-järjestelmien antenneiksi soveltuvia komposiittimateriaaleja elektroniikan sovelluksiin sekä kasvatus- ja analyysialustoiksi soveltuvia nanosellumatriiseja lääketieteen sovellutuksiin. Erilaisia 3D-tulosteiden rakenteita ja lämpötilanhallintaan liittyviä asioita on tutkittu ja uuden monimateriaalitulostimen avulla näitä päästään edelleen kehittämään.

– Laitteen viisiakselista tulostusliikettä hyödyntäen voidaan tulostaa monimutkaisiakin 3D-piirejä eli käytännössä laitteita, joissa on elektroniikkakytkennät jo valmiina mukana, projektipäällikkö Kari Remes tiivistää.

-Laitteisto voidaan varustaa yleisimmillä koskemattomilla, toiminnallisilla tulostusteknologioilla eli pietso-, muste- ja aerosolitulostus. Tällöin useimpien painettavassa elektroniikassa käytettävien musteiden ja pastojen tulostaminen on mahdollista tällä yhdellä laitteella, Oulun yliopiston Fab Labin johtaja Jani Ylioja täydentää.

Lähes miljoonan euron budjetilla pyörineen NOVIDAM-hankkeen rahoittajina ovat olleet Euroopan aluekehitysrahasto EAKR, Pohjois-Pohjanmaan liitto, Oulun yliopisto, Nokia Oyj, UPM-Kymmene Oyj, Carbodeon Oy ja 3DTech Oy.

Lisää tietoa hankkeen sivuilta tästä. Siellä on myös video laitteen toiminnasta.