Il plasma migliora la stampa elettronica 3D
Un nuovo approccio alla stampa di componenti elettronici semplifica la produzione in loco di componenti elettronici nello spazio e sulla Terra.
Con l’aiuto dei finanziamenti della NASA e delle tecnologie concesse in licenza, Space Foundry, con sede a San Jose, in California, ha progettato un processo di stampa 3D basato sul plasma per l’elettronica che presenta numerosi vantaggi rispetto ad altre tecniche. Per prima cosa, è un approccio in un’unica fase che non richiede calore o polimerizzazione ultravioletta, come fanno altri metodi.
L’eliminazione della fase di polimerizzazione, specialmente nello spazio, “è enorme dal punto di vista logistico perché devi pianificare tutto intorno al tempo degli astronauti”, ha affermato Ian Small, ingegnere elettrico presso il Marshall Space Flight Center della NASA a Huntsville, in Alabama.
La polimerizzazione post-stampa può anche essere una sfida sulla Terra, dove, oltre all’infrastruttura aggiuntiva necessaria per la polimerizzazione, alcuni dei materiali stampati si ossidano rapidamente nell’atmosfera. Il rame, ad esempio, che è utile nell’elettronica perché è altamente conduttivo, è una sfida da curare e difficile da stampare su piattaforme termosensibili.
Space Foundry ha sviluppato l’hardware, il software e il processo per la stampa di rame e altri materiali elettronici senza polimerizzazione. La soluzione di rame, come con qualsiasi materiale di stampa – o “inchiostro” – introdotto nel processo di stampa di Space Foundry, viene aerosolizzato e quindi diviso dal plasma per creare ioni, radicali ed elettroni positivi e negativi che reagiscono con il plasma. I materiali di stampa possono subire ossidazione o riduzione, a seconda di quali proprietà elettroniche devono essere regolate per un particolare materiale; la composizione del plasma controlla le regolazioni.
“L’unicità del loro processo, che passa attraverso quel plasma, consente loro di sfruttare una chimica stravagante”, ha affermato Small, che lavora dalla parte della NASA alla ricerca Space Foundry sostenuta dal finanziamento della Small Business Innovation Research (SBIR).
L’Ames Research Center della NASA nella Silicon Valley, in California, ha assegnato alla società quattro contratti SBIR per testare la sua tecnologia di stampa a getto di plasma, anche in un ambiente di microgravità, sebbene gran parte del lavoro sia supervisionato da Marshall.
Il cofondatore di Space Foundry, Ram Prasad Gandhiraman, ha guidato il team che originariamente ha sviluppato la tecnologia al plasma ad Ames, dove era un appaltatore nel laboratorio di elaborazione del plasma, lavorando sul riciclaggio dell’elettronica esausta nello spazio. La società ha concesso in licenza un brevetto di stampa a getto di plasma da Ames e altri tre dalla University Space Research Association, che era il suo datore di lavoro diretto quando lavorava alla NASA.
Sulla Terra, Gandhiraman ha affermato che la società è in trattative con diverse società aerospaziali e della difesa che cercano di utilizzare il processo per una gamma di produzione di componenti elettronici, come la stampa di componenti elettronici su pannelli e ali di aeromobili. Il processo di stampa al plasma può essere utilizzato anche per stampare antenne per sensori indossabili, comunicazioni mobili e automobili.
Gli attuali clienti dell’azienda utilizzano principalmente la stampante per la ricerca, inclusa la Boise State University; l’Idaho National Laboratory; l’Università di Auckland, Nuova Zelanda; e Laboratorio Nazionale Sandia.
Gandhiraman ha affermato che il sostegno della NASA a questa tecnologia di stampa al plasma, dalla prova di concetto fino al finanziamento per i test nell’ambiente di microgravità di un volo parabolico, è stato finora fondamentale per il successo di Space Foundry. “Senza il supporto della NASA, non saremmo arrivati così lontano”, ha detto.
