Niektórzy widzą w drukowanej elektronice przyszłość przemysłu poligraficznego lub traktują ją jak wybawienie. Dlaczego jednak tak niewiele drukarń wydaje się być nią zainteresowanych?
Niedawno uczestniczyłem w konferencji Printed Electronics, zorganizowanej przez IDTechX w Churchill College w Cambridge (Wielka Brytania). Wzięło w niej udział około dwustu osób. Jednak, o czym się przekonałem rzuciwszy okiem na listę uczestników, było wśród nich zatrważająco mało przedstawicieli przemysłu poligraficznego. Gwoli dokładności: było dwóch dziennikarzy zajmujących się poligrafią, wśród nich ja, oraz brytyjski przedstawiciel firmy Toppan Printing. Jest to jeden z niewielu koncernów drukarskich na świecie naprawdę liczących się na tym rynku. Wniosek: albo przemysł poligraficzny jest już całkiem „za pan brat” z tym potencjalnym nowym rynkiem, albo - i to wydaje mi się bardziej prawdopodobne - nie ma pojęcia o ewentualnych możliwościach drukowanej elektroniki. W niniejszym artykule chcę zastanowić się głębiej nad tym, co kryje się pod pojęciem elektroniki drukowanej oraz jakie możliwości (o ile w ogóle takie są) ten nowy rynek oferuje drukarzom pracującym w technikach tradycyjnych.
Drukowana elektronika powstała dzięki rozwojowi nowych materiałów, które w odpowiednich warunkach mogą przejąć właściwości krzemu przy zastosowaniach w elektronice i komputerach. Niektóre z tych materiałów, jak na przykład polimery organiczne i nanocząsteczki niektórych metali, mogą zostać wprowadzone do specyficznych cieczy nośnych. Mogą one być, tak jak atrament, nadrukowywane w drodze konwencjonalnych procesów drukarskich lub za pomocą drukarek atramentowych.
Not as we know it
Potencjalne obszary zastosowania drukowanej elektroniki można podzielić na trzy kategorie. Do pierwszej należą wyświetlacze, a zwłaszcza „drukowanie” monitorów wielkoformatowych na podłożach sztywnych lub elastycznych. W tym kontekście istnieje kilka propozycji, jednak najważniejszą jest OLED (Organic Light Emitting Diodes). Technologia ta jest traktowana jako wyzwanie dla technologii LED, stosowanej obecnie w systemach telewizyjnych i komputerowych.
Monitory OLED są tańsze, a ponadto mniej szkodliwe. Obecnie dziedzina ta rozwija się niemal wyłącznie na Dalekim Wschodzie, gdzie na przykład firma Samsung zaprezentowała wyjątkowo płaski (40-calowy) monitor OLED. Wszyscy azjatyccy producenci elektroniki opracowują już zmierzające w tym kierunku projekty RD. W przypadku tego rodzaju zastosowań OLED nanoszone są za pomocą techniki druku atramentowego na elastyczne podłoża. Chodzi tu o „drukowanie”, ale - aby powtórzyć kwestię ze Star Trek - „Not as we know it”. Na tym obszarze szanse wykraczają poza tradycyjny przemysł poligraficzny.
Elementy i podzespoły elektroniczne
W drugim obszarze zastosowania elektroniki drukowanej określone elementy (urządzenia) zostają zastąpione przez elementy drukowane, które są tańsze i umożliwiają kompletną produkcję w jednym cyklu. Obecnie niektóre urządzenia są już całkowicie lub częściowo „drukowane”. Druk atramentowy znów jest dominującą techniką, istnieją jednak również zastosowania opierające się na fleksografii i wklęsłodruku. Przykładami niektórych zastosowań w tej dziedzinie mogą być fotodetektory, komórki fotowoltaiczne, napędy, obwody TFT, akumulatory itp. Naukowcy spodziewają się, że drukowane w przyszłości obwody fotowoltaiczne będą kosztować zaledwie jedną piątą stawki za obecne panele słoneczne na bazie krzemu, podczas gdy ich skuteczność będzie taka sama. Można prognozować, że technologia ta będzie mogła już w ciągu pięciu lat stać się na tyle opłacalna, aby możliwe było przy jej zastosowaniu pokrywanie dachów budynków w celu efektywnego wytwarzania elektryczności na bazie energii słonecznej. Panele te będą drukowane z roli na rolę, prawdopodobnie za pomocą technologii atramentowej, na przezroczystym i elastycznym podłożu.
Czy jest to technologia tradycyjnego przemysłu poligraficznego? Z całą pewnością nie. Dotyczy raczej rynku elektroniki drukowanej, dla którego przemysł elektroniczny opracuje własną specjalistyczną aparaturę, w którą wbuduje głowice drukujące znanych dostawców.
A zatem RFID?
Trzecim obszarem zastosowania elektroniki drukowanej, być może o największym potencjale dla drukarzy, jest nanoszenie oznakowań elektronicznych. Jest to domena tak zwanych tagów RFID (Radio Frequency Identification). Zakłada się, że w przyszłości w sektorze logistycznym i retail wszystko będzie się skupiało wokół techniki RFID. Takie firmy jak Wal-Mart i Tesco dały już do zrozumienia, iż oczekują, że ich dostawcy będą wykorzystywali te technologie. Przewiduje się, że RFID zastąpi dzisiejsze kody kreskowe zarówno dla potrzeb identyfikacji produktów, jak i fizycznego ich śledzenia. Technologia RFID jest już obecnie często stosowana na wielu rynkach high-end, jednak większość tagów nadal kosztuje około 1 dolara. W przypadku produkcji na wielką skalę cena ta prawdopodobnie będzie mogła spaść do około 20 centów za sztukę i będzie je można wykorzystywać w branży retail do elektronicznego znakowania towarów na poziomie palety lub kontenera. Takie tagi są zresztą produkowane przez specjalistycznych producentów elektroniki takich jak Texas Instruments. Aby jednak możliwe było znakowanie produktów na indywidualnym poziomie, czyli zamiast kodu kreskowego na każdym oddzielnym opakowaniu umieszczany byłby RFID, cena takiego tagu musiałaby się kształtować na poziomie nieprzekraczającym jednego centa. Jedyną dostępną technologią, która pozwoliłaby osiągnąć ten cel, jest elektronika drukowana. Ale jej wprowadzenie prawdopodobnie potrwa jeszcze co najmniej pięć, a może nawet dziesięć lat.
Niektórzy dostrzegają w RFID istotną szansę dla drukarzy. Jeżeli technologia ta będzie opłacalna, to wiele czasu upłynie, zanim zostanie szeroko wykorzystana. Do tej chwili niektóre potencjalne możliwości pozostaną zarezerwowane dla drukarzy opakowań, produkujących kartonowe opakowania do sprzedaży drogich produktów, w których ewentualnie element tagu RFID mógłby zostać wydrukowany jako element opakowania. Nad nim mogłyby zostać zamocowane krzemowy chip kontrolny i antena.
Specjalistyczne drukarnie
Długoterminowe perspektywy dla przemysłu poligraficznego w tej dziedzinie są uzależnione od dalszego rozwoju materiałów przeznaczonych do zadrukowywania oraz od niezawodności, jakości i precyzyjności przyszłych procesów drukowania, które stale są na etapie rozwoju. Jeżeli tradycyjny przemysł poligraficzny dostrzega dla siebie przyszłość na rynku elektroniki drukowanej, moim zdaniem będzie tu chodziło tylko o drukarzy opakowań, uzależnionych od rozwoju przyszłych technologii suplementarnych, które muszą umożliwić kompletny lub prawie kompletny druk tagów RFID na każdym pojedynczym opakowaniu. RFID zastępuje jedynie kod kreskowy i z całą pewnością nie będzie zapowiedzią odrodzenia przemysłu poligraficznego. RFID może zapewne pomóc niektórym specjalistycznym drukarniom w utrzymywaniu stosunków z ich najważniejszymi klientami, jednak dla większości drukarń technologia ta nie będzie miała w przyszłości znaczenia.
Autor jest dyrektorem firmy Attributes Consultancy w W. Brytanii i niezależnym współpracownikiem różnych wydawnictw branżowych. Z przemysłem poligraficznym związany jest od 1964 roku.
Materiał opublikowany dzięki przynależności do stowarzyszenia Eurographic Press
