[Интерфейсы, Прототипирование, Производство и разработка электроники, Дизайн, Электроника для начинающих] Литье пластика со встроенной электроникой (IME): что это, и почему это новый тренд
Автор
Сообщение
news_bot ®
Стаж: 6 лет 9 месяцев
Сообщений: 27286
Источник фото: TactoTek, финская компания, которая развивает технологию IMSE (In-Mold Structural Electronics).Вот уже несколько лет производители электроники говорят о новой прорывной технологии, которая изменит привычные нам устройства и подход к их проектированию: никаких больше механических кнопок и переключателей, сокращение толщины до 2 мм, снижение веса на 70%, а себестоимости — на 30%. Причем речь идет не о будущих серийных устройствах типа экрана с двойным сложением, который недавно представила Samsung, а о технологии производства, которая уже сейчас используется в автомобилях, бытовой технике и IoT-гаджетах. Эта технология называется «литье с интегрированной / встроенной электроникой» или In-Mold Electronics (IME). На Хабре эту интересную тему еще почему-то не затрагивали. Исправляем это досадное недоразумение. Начнем со спойлера и сразу отметим, что литье со встроенной электроникой (IME) — это не какая-то кардинально новая технология, а эволюция техпроцессов, которые уже использовались ранее. Появились более эластичные материалы и более качественные токопроводящие чернила, которые выдерживают формовку при высокой температуре, поэтому проводники, которые раньше покрывали печатную плату, теперь можно наносить прямо на пластиковый корпус электронного устройства. В результате мы избавляемся от жесткой печатной платы в формате 2D и переключаемся на пленочные платы и 3D-электронику с резисторами, микросхемами, сенсорами, антеннами и светодиодами, которые покрывают изогнутые формы корпусов самых разных устройств. А теперь давайте обо всем по порядку. Литье с интегрированной электроникой — это одно из направлений литья с декорированием в форме, о котором мы уже рассказывали на Хабре. В англоязычных инженерных публикациях такая технология называется In-Mold Decoration (IMD). Напомним, что корпус декорируется под давлением прямо в пресс-форме или в процессе выдувного формования.В результате получается полностью готовая деталь, которая не требует дополнительной обработки поверхности, маркировки или окрашивания.
Принцип маркировки в форме (In-Mold Labeling, IML) Источник: Maspi S.r.l. На схеме выше показана суть технологий IMD и IML:
- Сначала на тонкопленочный пластик наносят нужный рисунок — текст, декор или текстуру (например, лого фирмы-изготовителя или подписи для кнопок). Это делается за счет трафаретной или цифровой печати. Получается так называемая «аппликация».
- Аппликацию помещают в пресс-форму для литья.
- Затем в формовочную машину засыпают сухие гранулы полимера, который в расплавленном виде под давлением подается в пресс-форму — за пленкой или перед ней.
- Форма заполняется полимером, и печатная этикетка приклеивается к пластику.
- На выходе при раскрытии формы мы получаем готовую деталь пластикового корпуса уже со встроенной графикой.
Технология декорирования в форме позволяет качественно реализовать идеи промышленных дизайнеров даже в конструкционно сложных пластмассовых компонентах. Детали получаются долговечными и устойчивыми к царапинам. 
На фото выше — верхняя панель пульта дистанционного управления, изготовленная с декорированием в форме (IMD). Другие всем знакомые примеры устройств, которые производятся по этой технологии: мультиметры, автомобильные панели, игрушки и мобильные телефоны.В чем разница между декорированием в форме (IMD) и маркировкой в форме (IML)?Если графика или текстура внутри пресс-формы наносится не на всю поверхность изделия — от края до края, а локально, на отдельный участок, то такой тип декорирования называется «маркировка в пресс-форме» или In-Mold Labeling (IML). С помощью этой технологии можно добавлять цвет, графические элементы и текстурированные области. IML часто используют для нанесения логотипов, предупреждающих знаков, иконок сертификатов, номеров деталей или мини-инструкций. Вы наверняка встречали такую маркировку на одноразовой упаковке и пластиковых контейнерах для домашнего использования. И вот теперь мы возвращаемся литью с электроникой (In-Mold Electronics), которая стала логическим продолжением предыдущих двух технологий. Похоже, что первое коммерческое внедрение IME было реализовано в инновационной подвесной консоли для автомобиля Ford в 2012 году. Сегодня же IME применяется в производстве бытовой техники, автомобильных панелей, медицинского оборудования, аэрокосмической и носимой электроники. Эта технология объединяет декоративную аппликацию из IMD-процесса с функциональной электроникой. Только в этом случае на пленке печатается не декор или текст, а дорожки проводников из токопроводящих серебряных красок, также на пленку можно добавлять резисторы, микросхемы и светодиоды. В результате в процессе формовки получаются пластиковые компоненты небольшой толщины (до 2 мм) с достаточной прочностью, высокой функциональностью, добавлением света, клавиатуры и декоративных элементов.На схеме ниже показано, как это работает:
Источник изображения: Functional Ink Systems for “In Mold Electronics” by DuPont
- Трафаретная печать графики и проводящих дорожек из функциональных чернил на тонкой полимерной подложке, такой как полиэстер или поликарбонатная пленка.
- Термоформование придает печатным носителям трехмерную форму, которая соответствует форме для литья под давлением.
- Литье под давлением.
IME, как правило, термоформованные, но не всегда. В областях с сенсорным интерфейсом поверхность может остаться плоской. Наметившаяся тенденция — использование полиэтилентерефталата (PET), который не очень хорошо поддается формовке, но подходит для конструкций с меньшим радиусом кривизны. Однако ПЭТ не переносит сильного нагрева, поэтому сейчас разрабатываются низкотемпературные припои.Пока эта технология еще воспринимается потребителями как новаторская, сами дорожки-проводники выглядят как элементы декора. :-) Со временем промдизайнеры и hardware-стартапы наверняка предложат свежие идеи по использованию возможностей такого литься. 
Источник фото: аналитический отчет IDTechEx за 2020 год.На фото выше — серийные устройства и прототипы, созданные по технологии In-Mold Electronics. Пример литой электроники чаще всего можно увидеть в новых автомобилях и бытовой технике, где форма электроники полностью соответствует кривым поверхностям задуманного дизайна. В приборных панелях больше нет традиционных кнопок, датчиков и других функциональных переключателей. Вместо всего этого — сенсорные визуальные интерфейсы. IME позволяет встроить освещение, разъемы, микросхемы или емкостное сенсорное покрытие в практически любую изогнутую деталь.Формованные таким образом устройства и встроенная электроника выглядят красиво, они функциональны и надежны. Из-за многократного уменьшения деталей и подвижных компонентов сокращается не только риск поломок, но и затраты на производство, сборку и обслуживание. Емкостное сенсорное управление и пользовательские интерфейсыТехнология емкостного сенсорного управления используется во многих приложениях IME. Такой интерфейс заменяет нажатие физической кнопки на прикосновение пальца. Дорожки на плате находятся под сенсорной точкой на панели и следят за изменением в электростатическом поле. Палец действует как функциональный конденсатор, который участвует в электрической цепи устройства. Например, в автомобиле, такие интерфейсы используются для включения фар, питания или регулировки громкости.Вот, как американская химическая компания Dupont, один из мировых разработчиков токопроводящих чернил для IME, представляет в своей презентации интерфейсы для автомобилей настоящего и будущего:
Источник изображений: Functional Ink Systems for “In Mold Electronics” by DuPont
Источник изображений: Functional Ink Systems for “In Mold Electronics” by DuPontПодводим итогиАвтопром — это всего лишь одна из многих сфер применения IME, которые мы уже называли выше. Но давайте на ее примере рассмотрим реальный кейс. Возьмем потолочную консоль в автомобиле, которая была спроектирована с использованием печатной платы и классического пластикового корпуса, состоящего из десятков компонентов и сборных деталей, и сравним ее с консолью финской компании TactoTek, которая сейчас разрабатывает свою технологию in-mold structural electronics (IMSE):
Источник фото: Functional Ink Systems for “In Mold Electronics” by DuPont
—
Обычная сборкаВерсия IMEСокращение параметраВес650 г150 г−77%Глубина сборки45 мм3 мм
(без изгиба)−93%Механические детали64 штук2 штуки−96%Размер PCBA10 х 4 см10 х 3 см−25%Итого, мы получаем значительное уменьшение веса, габаритов, количества подвижных частей и, как следствие, надежности и себестоимости устройства в целом. Судя по активным разработкам в этой теме и отчетам аналитиков, которые прогнозируют рост внедрений IME, начиная с 2023−2024 года, на рынке электроники намечается новый тренд — переход от печатных плат в коробке к трехмерной структурной электронике. Так что если ваша работа связана hardware, можно присмотреться к этому направлению и успеть попасть на гребень волны. Надеемся, что мы вскоре сможем поделиться с читателями Хабра собственными кейсами по разработкам и запуску производства литой электроники. Если у вас есть опыт в этой сфере или идеи по внедрению IME в новых устройствах — расскажите об этом в комментариях. Будет здорово, если к обсуждению подключатся инженеры, технологи, промдизайнеры и простые юзеры. Мы сейчас горим этой темой, так что с удовольствием пообщаемся.
===========
Источник:
habr.com
===========
Похожие новости:
- [Дизайн, История IT, Софт] От унитазов к блокбастерам: об истории визуальных эффектов
- [Графический дизайн, Медийная реклама, Дизайн] Почему вся реклама сегодня выглядят одинаково? (перевод)
- [Производство и разработка электроники, Процессоры, IT-компании] TAdviser: техдир «Байкал электроникс» рассказал о планах компании и состоянии современного рынка микроэлектроники
- [CAD/CAM, Производство и разработка электроники, Электроника для начинающих] Ускорение проектирования РЧ-, СВЧ-устройств (1/5)
- [Usability, Разработка под e-commerce, Искусственный интеллект, Голосовые интерфейсы] Все, что вы хотели знать про диалоговый UX/UI в проектировании чат-ботов
- [Информационная безопасность] ТОП-3 ИБ-событий недели по версии Jet CSIRT
- [Производство и разработка электроники, Компьютерное железо, Процессоры, IT-компании] Закон Мура: TSMC и компания объявляют о прорыве в области полупроводниковых материалов
- [Производство и разработка электроники] Лабораторный стенд для исследования характеристик проволочных антенн на основе NanoVNA-F V2
- [Дизайн игр, Игры и игровые приставки] Атомная бомба: ударная волна и разрушение
- [Разработка мобильных приложений, Разработка под Android, Дизайн мобильных приложений, Монетизация мобильных приложений] Google I/O 2021: что нового для Android-разработчиков
Теги для поиска: #_interfejsy (Интерфейсы), #_prototipirovanie (Прототипирование), #_proizvodstvo_i_razrabotka_elektroniki (Производство и разработка электроники), #_dizajn (Дизайн), #_elektronika_dlja_nachinajuschih (Электроника для начинающих), #_imd, #_iml, #_proizvodstvo_korpusa (производство корпуса), #_vstroennaja_elektronika (встроенная электроника), #_proektirovanie_elektroniki (проектирование электроники), #_promwad, #_ui, #_ime, #_inmold_electronics, #_proizvodstvo_elektroniki (производство электроники), #_interfejsy (
Интерфейсы
), #_prototipirovanie (
Прототипирование
), #_proizvodstvo_i_razrabotka_elektroniki (
Производство и разработка электроники
), #_dizajn (
Дизайн
), #_elektronika_dlja_nachinajuschih (
Электроника для начинающих
)
Вы не можете начинать темы
Вы не можете отвечать на сообщения
Вы не можете редактировать свои сообщения
Вы не можете удалять свои сообщения
Вы не можете голосовать в опросах
Вы не можете прикреплять файлы к сообщениям
Вы не можете скачивать файлы
Текущее время: 16-Ноя 14:52
Часовой пояс: UTC + 5
| Автор | Сообщение |
|---|---|
|
news_bot ®
Стаж: 6 лет 9 месяцев |
|
 Источник фото: TactoTek, финская компания, которая развивает технологию IMSE (In-Mold Structural Electronics).Вот уже несколько лет производители электроники говорят о новой прорывной технологии, которая изменит привычные нам устройства и подход к их проектированию: никаких больше механических кнопок и переключателей, сокращение толщины до 2 мм, снижение веса на 70%, а себестоимости — на 30%. Причем речь идет не о будущих серийных устройствах типа экрана с двойным сложением, который недавно представила Samsung, а о технологии производства, которая уже сейчас используется в автомобилях, бытовой технике и IoT-гаджетах. Эта технология называется «литье с интегрированной / встроенной электроникой» или In-Mold Electronics (IME). На Хабре эту интересную тему еще почему-то не затрагивали. Исправляем это досадное недоразумение. Начнем со спойлера и сразу отметим, что литье со встроенной электроникой (IME) — это не какая-то кардинально новая технология, а эволюция техпроцессов, которые уже использовались ранее. Появились более эластичные материалы и более качественные токопроводящие чернила, которые выдерживают формовку при высокой температуре, поэтому проводники, которые раньше покрывали печатную плату, теперь можно наносить прямо на пластиковый корпус электронного устройства. В результате мы избавляемся от жесткой печатной платы в формате 2D и переключаемся на пленочные платы и 3D-электронику с резисторами, микросхемами, сенсорами, антеннами и светодиодами, которые покрывают изогнутые формы корпусов самых разных устройств. А теперь давайте обо всем по порядку. Литье с интегрированной электроникой — это одно из направлений литья с декорированием в форме, о котором мы уже рассказывали на Хабре. В англоязычных инженерных публикациях такая технология называется In-Mold Decoration (IMD). Напомним, что корпус декорируется под давлением прямо в пресс-форме или в процессе выдувного формования.В результате получается полностью готовая деталь, которая не требует дополнительной обработки поверхности, маркировки или окрашивания.  Принцип маркировки в форме (In-Mold Labeling, IML) Источник: Maspi S.r.l. На схеме выше показана суть технологий IMD и IML:
 На фото выше — верхняя панель пульта дистанционного управления, изготовленная с декорированием в форме (IMD). Другие всем знакомые примеры устройств, которые производятся по этой технологии: мультиметры, автомобильные панели, игрушки и мобильные телефоны.В чем разница между декорированием в форме (IMD) и маркировкой в форме (IML)?Если графика или текстура внутри пресс-формы наносится не на всю поверхность изделия — от края до края, а локально, на отдельный участок, то такой тип декорирования называется «маркировка в пресс-форме» или In-Mold Labeling (IML). С помощью этой технологии можно добавлять цвет, графические элементы и текстурированные области. IML часто используют для нанесения логотипов, предупреждающих знаков, иконок сертификатов, номеров деталей или мини-инструкций. Вы наверняка встречали такую маркировку на одноразовой упаковке и пластиковых контейнерах для домашнего использования. И вот теперь мы возвращаемся литью с электроникой (In-Mold Electronics), которая стала логическим продолжением предыдущих двух технологий. Похоже, что первое коммерческое внедрение IME было реализовано в инновационной подвесной консоли для автомобиля Ford в 2012 году. Сегодня же IME применяется в производстве бытовой техники, автомобильных панелей, медицинского оборудования, аэрокосмической и носимой электроники. Эта технология объединяет декоративную аппликацию из IMD-процесса с функциональной электроникой. Только в этом случае на пленке печатается не декор или текст, а дорожки проводников из токопроводящих серебряных красок, также на пленку можно добавлять резисторы, микросхемы и светодиоды. В результате в процессе формовки получаются пластиковые компоненты небольшой толщины (до 2 мм) с достаточной прочностью, высокой функциональностью, добавлением света, клавиатуры и декоративных элементов.На схеме ниже показано, как это работает:  Источник изображения: Functional Ink Systems for “In Mold Electronics” by DuPont
 Источник фото: аналитический отчет IDTechEx за 2020 год.На фото выше — серийные устройства и прототипы, созданные по технологии In-Mold Electronics. Пример литой электроники чаще всего можно увидеть в новых автомобилях и бытовой технике, где форма электроники полностью соответствует кривым поверхностям задуманного дизайна. В приборных панелях больше нет традиционных кнопок, датчиков и других функциональных переключателей. Вместо всего этого — сенсорные визуальные интерфейсы. IME позволяет встроить освещение, разъемы, микросхемы или емкостное сенсорное покрытие в практически любую изогнутую деталь.Формованные таким образом устройства и встроенная электроника выглядят красиво, они функциональны и надежны. Из-за многократного уменьшения деталей и подвижных компонентов сокращается не только риск поломок, но и затраты на производство, сборку и обслуживание. Емкостное сенсорное управление и пользовательские интерфейсыТехнология емкостного сенсорного управления используется во многих приложениях IME. Такой интерфейс заменяет нажатие физической кнопки на прикосновение пальца. Дорожки на плате находятся под сенсорной точкой на панели и следят за изменением в электростатическом поле. Палец действует как функциональный конденсатор, который участвует в электрической цепи устройства. Например, в автомобиле, такие интерфейсы используются для включения фар, питания или регулировки громкости.Вот, как американская химическая компания Dupont, один из мировых разработчиков токопроводящих чернил для IME, представляет в своей презентации интерфейсы для автомобилей настоящего и будущего:  Источник изображений: Functional Ink Systems for “In Mold Electronics” by DuPont  Источник изображений: Functional Ink Systems for “In Mold Electronics” by DuPontПодводим итогиАвтопром — это всего лишь одна из многих сфер применения IME, которые мы уже называли выше. Но давайте на ее примере рассмотрим реальный кейс. Возьмем потолочную консоль в автомобиле, которая была спроектирована с использованием печатной платы и классического пластикового корпуса, состоящего из десятков компонентов и сборных деталей, и сравним ее с консолью финской компании TactoTek, которая сейчас разрабатывает свою технологию in-mold structural electronics (IMSE):  Источник фото: Functional Ink Systems for “In Mold Electronics” by DuPont — Обычная сборкаВерсия IMEСокращение параметраВес650 г150 г−77%Глубина сборки45 мм3 мм (без изгиба)−93%Механические детали64 штук2 штуки−96%Размер PCBA10 х 4 см10 х 3 см−25%Итого, мы получаем значительное уменьшение веса, габаритов, количества подвижных частей и, как следствие, надежности и себестоимости устройства в целом. Судя по активным разработкам в этой теме и отчетам аналитиков, которые прогнозируют рост внедрений IME, начиная с 2023−2024 года, на рынке электроники намечается новый тренд — переход от печатных плат в коробке к трехмерной структурной электронике. Так что если ваша работа связана hardware, можно присмотреться к этому направлению и успеть попасть на гребень волны. Надеемся, что мы вскоре сможем поделиться с читателями Хабра собственными кейсами по разработкам и запуску производства литой электроники. Если у вас есть опыт в этой сфере или идеи по внедрению IME в новых устройствах — расскажите об этом в комментариях. Будет здорово, если к обсуждению подключатся инженеры, технологи, промдизайнеры и простые юзеры. Мы сейчас горим этой темой, так что с удовольствием пообщаемся. =========== Источник: habr.com =========== Похожие новости:
Интерфейсы ), #_prototipirovanie ( Прототипирование ), #_proizvodstvo_i_razrabotka_elektroniki ( Производство и разработка электроники ), #_dizajn ( Дизайн ), #_elektronika_dlja_nachinajuschih ( Электроника для начинающих ) |
|
Вы не можете начинать темы
Вы не можете отвечать на сообщения
Вы не можете редактировать свои сообщения
Вы не можете удалять свои сообщения
Вы не можете голосовать в опросах
Вы не можете прикреплять файлы к сообщениям
Вы не можете скачивать файлы
Вы не можете отвечать на сообщения
Вы не можете редактировать свои сообщения
Вы не можете удалять свои сообщения
Вы не можете голосовать в опросах
Вы не можете прикреплять файлы к сообщениям
Вы не можете скачивать файлы
Текущее время: 16-Ноя 14:52
Часовой пояс: UTC + 5