La integración de múltiples funcionalidades en una sola entidad promete dispositivos más sencillos y eficientes sin comprometer su capacidad. Los smartphones son un buen ejemplo, con mapas, agendas, teléfonos, cámaras, consolas de juegos y mucho más integrados en un único dispositivo compacto. Sin embargo, el smartphone en sí es una obra maestra del embalaje, ya que contiene muchos componentes diferentes de distintos proveedores montados en un chasis.

 

¿Y si, en lugar de ensamblar numerosos componentes subsidiarios y garantizar la conectividad eléctrica, la funcionalidad estuviera integrada en el propio objeto? Esta es la promesa de la "electrónica 3D", donde las fronteras entre el diseño mecánico y el eléctrico se desvanecen y los componentes llevan la funcionalidad electrónica incorporada. Este enfoque puede aplicarse a muchas escalas de longitud, con funcionalidad electrónica en forma de tintas conductoras y componentes que se aplican sobre la superficie de los objetos 3D, lo que se denomina "parcialmente aditivo", o se incorporan internamente (lo que se denomina "totalmente aditivo", similar a la impresión 3D con electrónica incluida).

 

 

La electrónica en molde (IME, por sus siglas en inglés) es un tercer enfoque para producir electrónica integrada, generalmente en forma de superficies inteligentes con iluminación integrada y sensores táctiles capacitivos. Con la IME, las tintas conductoras se imprimen y los componentes se montan opcionalmente en una superficie plana que posteriormente se termoforma y encierra mediante moldeo por inyección.

 

 

La incorporación de funciones electrónicas en una pieza cerrada mediante electrónica totalmente aditiva o IME ofrece una atractiva propuesta de valor: menos piezas, menos conexiones, cadenas de suministro más sencillas, ensamblaje mínimo, menor peso y mayor sostenibilidad. La posibilidad de acceder a estas ventajas con métodos de fabricación establecidos como la serigrafía, el termoformado y el moldeo por inyección hace que la IME haya despertado un gran interés entre los fabricantes de equipos originales de múltiples sectores y los proveedores de materiales. Pero, ¿hay algún inconveniente en incrustar funcionalidad electrónica? Al fin y al cabo, la adhesión de láminas funcionales, un enfoque competidor del IME con menos integración que también permite interfaces táctiles retroiluminadas, ha ganado una considerable tracción comercial y se utiliza en múltiples vehículos en la actualidad.

 

Podría decirse que el principal reto de los métodos de electrónica integrada como el IME es que el producto de los rendimientos individuales determina el rendimiento global de la producción. Por ello, el rendimiento de cada proceso constitutivo, incluidos los puramente decorativos, debe ser extremadamente alto: si hay un problema con cualquier paso del proceso, debe desecharse toda la pieza. Según IDTechEx, el mayor problema de rendimiento de las superficies funcionales está relacionado con la producción de un exterior decorativo negro brillante, más que con los propios componentes electrónicos.

 

El segundo reto asociado a la integración de la funcionalidad electrónica es la reconfiguración de las cadenas de suministro. Si los componentes se ensamblan por separado, cada pieza y, por tanto, cada proveedor pueden cambiarse de forma independiente. En cambio, si todos los componentes se integran en una sola pieza mediante IME o electrónica totalmente aditiva, habrá que garantizar la compatibilidad mutua, lo que reduce la facilidad para cambiar de proveedor y puede aumentar el precio de los componentes.

 

 

Para determinar cuándo es más convincente la integración de funciones que ofrece la IME hay que tener en cuenta dos parámetros: el grado de integración y el volumen de producción. Alcanzar los altos rendimientos requeridos y reconfigurar la cadena de suministro impone unos costes iniciales elevados, pero puede reducir los costes variables, ya que se utiliza menos material y se requiere menos ensamblaje. Además, una mayor integración, como la incrustación de circuitos integrados (CI) dentro de piezas IME para proporcionar capacidad de procesamiento, reduce aún más los costes de material y montaje.

 

 

Por ello, IDTechEx sugiere que la electrónica incorporada, ya sea IME o totalmente aditiva, tendrá una propuesta de mayor valor a medida que aumenten tanto el volumen de producción como el alcance de la integración de funcionalidades.

 

 

Los informes de IDTechEx "Electrónica 3D/Electrónica aditiva 2022-2032" y "Electrónica en molde 2023-2033" ofrecen una visión completa de estas metodologías de fabricación emergentes. Basándose en entrevistas con empresas y visitas a conferencias, ambos informes evalúan los procesos técnicos, los requisitos de materiales y las aplicaciones que compiten entre sí. Cada informe incluye previsiones de mercado a 10 años segmentadas por tecnología y sector de aplicación, expresadas tanto en ingresos como en superficie/volumen.