Il primo circuito volumetrico stampato in 3D del mondo emerge dalla El Paso Lab dell’Università del Texas
Molte scoperte sono state fatte nel laboratorio di Raymond C. Rumpf, PhD, professore di Schellenger in Electrical Research presso l’ Università del Texas presso il College of Engineering di El Paso . Dr. Rumpf è a capo di EM Lab, che si dedica alla ricerca e allo sviluppo di concetti avanzati nelle tecnologie elettromagnetiche e fotoniche abilitate dalla stampa 3D. L’ultimo avanzamento realizzato dal laboratorio è entusiasmante: all’inizio di quest’anno i ricercatori hanno completato il primo vero circuito volumetrico tridimensionale utilizzando un processo completamente automatizzato. Secondo il Dr. Rumpf, la svolta potrebbe cambiare il modo in cui i prodotti elettrici sono progettati e realizzati.
“Questo è un passo molto significativo e un risultato potenzialmente dirompente”, ha detto il dott. Rumpf. “Ci sono molti altri grandi gruppi di ricerca che sono stati a caccia di questo. È quello che tutti in questo campo stanno lavorando e di cui parlano, eppure nessuno lo ha ancora raggiunto. È una sorta di Sacro Graal per i circuiti stampati in 3-D, ed è stato realizzato qui a UTEP. ”
Un circuito tridimensionale può essere reso più piccolo, più leggero e più efficiente di altri circuiti e la stampa 3D consente di fabbricarli in fattori di forma arbitrari che possono essere integrati in qualsiasi oggetto o superficie. Secondo il Dr. Rumpf, sono passati anni di ricerche sull’idea.
“Gli ultimi tre anni sono stati spesi per lo sviluppo di strumenti CAD futuristici (progettazione assistita da computer), per produrre circuiti 3-D / volumetrici”, ha affermato. “Questi strumenti non esistono da nessun’altra parte”.
Rumpf ha lavorato con i colleghi ricercatori EM Lab Gilbert Carranza, Ubaldo Robles e Cesar Valle. Carranza, uno studente di dottorato, ha utilizzato un software CAD open source per integrare le sue funzioni personalizzate che hanno permesso al laboratorio di progettare veri circuiti 3D.
“Ho creato uno strumento personalizzato che ci consente di posizionare i componenti elettrici in qualsiasi posizione e in qualsiasi orientamento”, ha affermato Carranza. “Siamo in grado di instradare le interconnessioni elettriche attraverso tutte e tre le dimensioni seguendo percorsi regolari”.
Ha lavorato alla prima versione del software per un anno.
“Non potremmo andare oltre”, ha detto. “Non avevamo lo strumento necessario per tradurre il mio progetto in qualcosa che potesse essere letto dalla nostra stampante 3D”.
Robles e Valle, anche studenti di dottorato, sono stati in grado di aiutare. All’inizio dell’estate, Robles ha completato un’interfaccia che poteva convertire il progetto del circuito in codice che la stampante 3D poteva utilizzare per stampare il circuito in un solo passaggio. Valle e Carranza hanno poi messo a punto il processo e lo hanno utilizzato per costruire il primo circuito volumetrico 3D.
“Avere il CAD, il generatore di codice e la stampante 3D per suonare insieme è stato il passo più difficile”, ha detto Valle. “In genere, quando realizzi un circuito, sono due passaggi. Si inizia con un sottile foglio di plastica. Inoltre, si formano tracce di metallo, quindi si inseriscono componenti elettrici. Ciò che rende unico il nostro strumento è che combina questi processi e lo fa in tre dimensioni con una completa libertà di progettazione. Ora siamo in grado di caricare i file 3-D, premere “Esegui” ed esce la parte. Letteralmente “File”, “Stampa”. “”
Le applicazioni per la tecnologia sono molte. Poiché i circuiti possono ora essere integrati in qualsiasi superficie o forma, l’elettronica può essere integrata in qualsiasi cosa senza alcun peso o ingombro.
“Possiamo realizzare circuiti in qualsiasi forma o moda”, ha detto Rumpf. “Potresti mettere circuiti nelle munizioni, negli occhiali, nelle scarpe e persino nelle tazze da caffè. Puoi essere in un ristorante a bere caffè e, quando il liquido scende a un certo livello, il server viene avvisato prima di dover dire qualcosa. Si tratta di rendere l’elettronica onnipresente in molte cose diverse “.
Crede che ciò aprirà le porte alle piccole imprese per diventare produttori di elettronica, semplicemente acquistando una stampante 3D.
“In futuro, non credo che vedrete posti, come le principali aziende produttrici di elettronica, che sfornano miliardi di cose e dominano il mercato quasi altrettanto spesso”, ha detto Rumpf. “Invece, potresti avere migliaia di piccole imprese negli Stati Uniti che sfornano migliaia di prodotti, sia prodotti in serie che personalizzati. La nostra tecnologia circuitale 3-D potrebbe essere il primo passo per cambiare il paradigma della produzione di circuiti. E potrebbe consentirci di sfruttare e incorporare nuova fisica nei circuiti planari tradizionali (2-D) “.
