Ingeniørene laget et system som printer med polymer og voks. Når de deretter fjerner voksen, etterlater den seg hulrom som kan fylles med flytende metall. (Foto: Berkeley Sensor and Actuator Center)
Ingeniørene laget et system som printer med polymer og voks. Når de deretter fjerner voksen, etterlater den seg hulrom som kan fylles med flytende metall. (Foto: Berkeley Sensor and Actuator Center)

Printer ut elektroniske dingser

Fram til nå har det ikke vært mulig å 3D-printe elektroniske komponenter. Ingeniørene som løste gåten laget et lokk som sier fra når melken har blitt gammel. 

Publisert

En 3D-printer kan lage proteser, medisinske implantater, leker, bildeler, bygningsmaterialer  —og til og med mat. Nå har ingeniører ved UC Berkeley og Chiao Tung-universitetet i Taiwan funnet ut hvordan man også kan 3D-printe små motstander, spoler, kondensatorer og trådløse sensorer.

– Dette er den første demonstrasjonen av 3D-printing av funksjonelle elektroniske komponenter og en trådløs sensor. En dag vil vi kunne laste ned filer fra nettet og printe ut nyttige gjenstander hjemme, sier Liwei Lin i en pressemelding. Han leder Berkeley Sensor and Actuator Center i California.

For å teste den nye teknologien monterte ingeniørene komponentene de printet ut i lokket til en melkekartong. Slik bygde de et «smart-lokk» med en innebygd sensor som holder øye med om melken har blitt gammel.

Studien ble i juli publisert i det åpent tilgjengelige nettidsskriftet Microsystems & Nanoengineering.

Voks og flytende metall

Utfordringen har vært at de fleste 3D-printere bruker polymer, fordi slikt plastmateriale er svært fleksibelt og formbart. Men disse materialene er ikke gode elektriske ledere.

Ingeniørene har derfor laget et nytt system som printer med polymer og voks. Når de deretter fjerner voksen, etterlater den seg hulrom som kan fylles med flytende metall.

Metallets form avgjør hva slags funksjon den printede gjenstanden har: Tynne metalliske ledere fungerer som motstander, mens flate plater fungerer som kondensatorer.

Et smart lokk

Etter å ha bygd det smarte lokket, ristet ingeniørene melkekartongen slik at lokket kom i kontakt med melken. Så lot de kartongen stå i romtemperatur i 36 timer.

Når det blir flere bakterier endrer de på melkens elektroniske egenskaper. Dermed kunne lokket måle utviklingen i melken og sende fra seg resultatene gjennom en 3D-printet trådløs sensor.

– På sikt kan 3D-printing gjøre elektroniske komponenter så rimelige at de kan integreres i emballasje. Slik kan emballasjen si fra når maten ikke lenger er trygg å spise. Vi kan se for oss at vi kan bruke mobilen til å sjekke hvor fersk matvarene i butikken er, sier Lin.

Mange muligheter

Steinar Killi er professor ved Arkitektur- og designhøyskolen i Oslo, og har lenge fulgt utviklingen innen 3D-printing.

– Det som beskrives har blitt diskutert i flere år. Nå virker det som vi kan vente oss mange spennende nyheter i månedene og årene som kommer. Hvis man klarer å lage avansert elektronikk, med full formfrihet, til en rimelig pris, kan svært mye skje, sier Killi.

Likevel ser han ikke for seg at vi snart kommer til å printe ut våre egne elektroniske dingser hjemme.

– Teknologien må gjøre store sprang i kvalitet, pris, og brukervennlighet før dette kan bli et dagligdags «apparat» man har hjemme. Men entusiaster og små bedrifter har allerede stor glede og nytte av 3D-printere, og det er nok først og fremst de som vil stå for økningen i markedet, sier han og legger til:

– Et lite hjertesukk: Jeg synes det er leit at det printes ut så mye ræl av plast, basert på alle filene som flyter rundt på nettet. Men det er kanskje nødvendig for at denne teknologien skal utvikle seg.

Heller ikke de forskerne bak det smarte melkekartonglokket tror at vi i framtiden vil printe ut våre egne mobiltelefoner hjemme.

– Det er vanskelig fordi moderne elektronikk er ekstremt smått. Det er nok heller ikke praktisk fordi moderne kretskort er produsert i store mengder for å holde kostnadene nede. 3D-printing er nok heller en stor mulighet for spesialdesignede systemer, sier Lin.

Han jobber nå med å finne medisinske bruksområder for teknologien. En mulighet er sensorer som settes inn i kroppen, og som for eksempel måler blodtrykket.

Referanse:

Sung-Yueh Wu, Chen Yang, Wensyang Hsu & Liwei Lin: 3D-printed microelectronics for integrated circuitry and passive wireless sensors. Microsystems & Nanoengineering 1, 2015. DOI:10.1038/micronano.2015.13 Sammendrag.