„My principal business consists of giving commercial value to the brilliant, but misdirected, ideas of others.... Accordingly, I never pick up an item without thinking of how I might improve it.”

-Edison-

Előző írásunkban röviden bemutattuk a 3D nyomtatás technikáját, és felvillantottuk, hogy milyen módokon lehet alkalmazni ezt az eljárást. A tollak, lámpabúrák, egyedi gyártású elemek, protézisek tárházát szemlélve azonban mindenkiben ott motoszkálhat a kérdés: jó, mindez remek, de vajon lehet-e majd egyszer egy működő elektronikus eszközt is nyomtatni? Természetesen miként annak idején Edisonban, úgy napjaink feltalálóiban is folytonosan jelen van a továbbfejlesztés iránti vágy, ennek eredményeként a közelmúltban nem is egy ígéretes próbálkozásról és részeredményről számolhattak be.

A University of Warwick kutatói Dr. Simon Leigh vezetésével kifejlesztettek egy olyan anyagot, mely nem csak használható a 3D printerekben, de vezeti az elektromos áramot is. Az anyag a „carbomorph” művésznévre hallgat. Alapját a fekete korom („carbon black”) képezi, mely a petrolkémia egy nagy mennyiségben és olcsón előálló mellékterméke. Ezt alkalmazzák töltőanyagként például gumik előállításakor is. Jelen esetben sem tisztán került felhasználásra, hanem a polymorph nevű műanyaggal összekevert elegy formájában. Ennek segítségével ugyan még nem lehet komplett áramköröket, vezetékeket és belső elektronikát létrehozni (ez a következő célkitűzés), viszont kialakíthatóak vezető részek a legyártott tárgy geometriáján, amihez utána könnyedén lehet hozzácsatlakoztatni a megfelelő áramköröket, hiszen magukat a csatlakozókat is egy füst alatt létre lehet hozni.

A puszta vezetőképesség mellett további előnyös tulajdonsága a keveréknek, hogy piezorezisztív, vagyis vezetőképessége mechanikai feszültség hatására megváltozik. Ezt kihasználva sikerült egyben létrehozni az ábrán látható kontroller burkolatát, melynek gombjai a nyomás hatására megváltoztatják ellenállásukat, ezzel vezérelve a majdan beépített áramköröket.

Ennél valamivel látványosabbnak mondható az „exo-kesztyű” elkészítése, mely az ujjak mozgatásának következtében létrejövő alakváltozásokat alakítja elektromos jellé. Ezzel lehetséges például egy robotkar irányítása, melyre a saját mozdulataink által generált jeleket továbbíthatjuk.

Ennél is tovább mentek az Optomec mérnökei, bár valamelyest más megközelítést alkalmaztak. Ők nem közvetlenül a 3D printerben állították elő a vezető részeket, hanem bővítették a mechanizmust egy új elemmel. A nyomtatott áramkörök neve ugyanis már önmagában beszédes... miért ne lehetne a két technikát ötvözni? Újításuk az „Aerosol Jet Technology”, melynek segítségével akár 100 nanométer vastag vékony rétegeket is kialakíthatnak, mindezt pedig 10 mikrométeres felbontással (a síkon bellül). Az eljárás lényege, hogy a felvinni kívánt anyagot elporlasztják és egy nagy nyomású spray-t állítanak elő belőle (a linkelt oldalakon további videók találhatóak, melyeket sajnos nem lehetett beágyazni). Ezt a fúvókákon keresztül nagy nyomással kifújva juttatják igen nagy pontossággal a kívánt felületre. A felvitt anyag elektromosan vezető, így nincs szükség klasszikus értelemben vett nyomtatott áramkörökre, zöld lapkákra, tulajdonképpen magára a tárgyra nyomtatják rá az elektronikát. A végső megszilárdításhoz lézeres technikát alkalmaznak, mely lehetővé teszi, hogy lokálisan kezeljék a felvitt anyagot, ezzel biztosítva azt, hogy még alacsony olvadáspontú polimerekkel is lehessen dolgozni. További előnyt jelent, hogy a fúvókák akár 5 mm-re is eltávolodhatnak a céltárgytól, így nem kell tökéletesen síknak lennie az áramkör majdani helyének, görbült felületek is célba vehetők. Az egyik projekt keretében egy modell repülőgép szárnyát készítették oly módon, hogy a szárny önmagában tartalmazta a motorhoz szükséges elektronikai apparátust. Ezzel a módszerrel olyan integrált alkatrészeket lehet létrehozni, melyek jelentősen könnyebbek, kompaktabbak, kisebbek lehetnek, mely számos felhasználási területen jelenthet hatalmas előnyt.

A bemutatott kezdeti, de már korántsem kezdetleges lépések alátámaszthatják azt az érzetet, hogy bizony még megérjük, amikor egy komplett, használatra kész telefon pattan elő a nyomtató búrája alól. A következőkben bemutatjuk azt – ami kicsit már talán az eddigiekből is sejthető –, hogy miként forradalmasíthatja ez az eljárás a jelenlegi ipari termelést.