In-Mould electronics para a produção de uma solução funcional mais verde

Nos últimos anos tem-se assistido a uma evolução tecnológica que é transversal a diversos sectores, nomeadamente o sector automóvel. O interior dos automóveis possui cada vez mais componentes com superfícies funcionais, ou seja, superfícies táteis com feedback, promovendo, assim, a adoção da tecnologia que visa a sensorização e monitorização para um comando tátil - In-Mould Electronics (IME). Paralelamente, a pretensão de criar um impacto positivo ao nível da sustentabilidade ambiental e económica, aumentando, assim, a competitividade, visa a adoção de tecnologias mais ecológicas.

A procura por uma economia mais verde baseada em matérias-primas mais limpas e processos mais sustentáveis tem impulsionado o desenvolvimento de materiais com novas propriedades e funcionalidades [1]. Esta evolução visa a adaptação de tecnologias e métodos de processamento tradicionais, de forma a irem ao encontro do paradigma atual e assentarem no desenvolvimento da engenharia sustentável.

Nesse sentido, surgiu a linha de investigação Green Plastics Electronic, que integra a agenda de investigação, desenvolvimento (I&D) e inovação tecnológica do PIEP no âmbito do projeto POLARISE. O projeto POLARISE enverga numa estratégia de desenvolvimento de competências de forma a capacitar recursos e organizações através da transferência de know how, contribuindo para a progressão no sector de Investigação, Desenvolvimento Tecnológico, Inovação e Engenharia.

Esta linha combina a produção de uma solução polimérica altamente integrada, funcional, de baixo peso e a complexidade associada ao processo IME. Este processo é uma evolução dos processos de decoração convencionais, cuja finalidade é a produção de um componente com características estéticas e funcionais, obtido pela combinação da eletrónica impressa, criando uma camada funcional. Esta solução permite, através da inclusão da eletrónica diretamente no processo de injeção, propiciar a substituição dos botões convencionais e reduzir o número de componentes, bem como o peso total da peça sendo, por isso, mais vantajosa aquando da comparação com as soluções convencionais. Incorporando o circuito elétrico num componente plástico, produzido por impressão de tinta funcional de prata em filme de suporte, termoformação do filme e sobremoldação de polímero fundido sobre o filme termoformado, foi possível a obtenção de uma peça final com diferentes decorações, aliada à sua capacidade funcional (Figura 1).

Atualmente, os substratos poliméricos mais utilizados na eletrónica impressa são baseados em fontes não renováveis, o que contribui para um aumento do impacto ambiental. Já as tintas funcionais mais usuais atualmente baseiam-se em formulações com partículas de prata e, embora sejam uma opção quando comparadas com os PCB eletrónicos convencionais, possuem ainda um certo grau de impacto ambiental.

Dessa forma, a utilização de substratos flexíveis provenientes de fontes biológicas, recicláveis e/ou compostáveis, bem como tintas funcionais com menor pegada ambiental através da substituição da prata por outros metais como o cobre, o alumínio, ou preferivelmente à base de carbono, representam uma alternativa, apesar das limitações envolventes, aos materiais atualmente usados para a produção de uma solução mais sustentável [2].

Este projeto, que pretende desenvolver um interruptor que integra funcionalidades táteis para controlar funções (Figura 2A), tem como foco a implementação de soluções com uma maior sustentabilidade, tais como a seleção de materiais mais sustentáveis e a obtenção de processos mais eficientes a nível energético. Assim, por meio deste projeto, no que concerne à adoção de soluções mais ecológicas, o PIEP adquirirá competências no âmbito da eletrónica impressa verde através da adoção de materiais com menor impacto ambiental em alternativa à produção do interruptor tradicional de matriz fóssil.

AGRADECIMENTOS

Trabalho realizado no âmbito do Projeto POLARISE – apresentado ao abrigo da Medida RE-C05-i02 – Missão Interface, cofinanciado pelo PRR – Plano de Recuperação e Resiliência pela União Europeia.

[1] J. Sousa, “Os materiais avançados e a evolução tecnológica,” Sociedade Portuguesa dos Materiais, Jun. 30, 2021. https://spmateriais.pt/site/2021/06/30/os-materiais-avancados-e-a-evolucao-tecnologica/.

[2] M. K. Välimäki et al., “Printed and hybrid integrated electronics using biobased andrecycled materials—increasing sustainability with greener materials andtechnologies,” The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, vol. 111, no. 1, pp. 325–339, 2020, doi: 10.1007/s00170-020-06029-8.