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Cadlog Technology Day: quando l’elettronica si esprime in 3D

Elettonica News , pubblicato il 27 Novembre 2021.

Elettronica News_Cadlog Technology Day: quando l’elettronica si esprime in 3D

Si è appena conclusa la prima delle due giornate di approfondimento tematico relativo a stampa 3D e produzione di circuiti stampati, quella che si sta svolgendo presso la sede di Cadlog a Milano. La prima edizione dell’evento, denominato “Cadlog Technology Day”, ha visto la presenza – oltre che dello staff dell’azienda ospitante – dei rappresentanti di Nano Dimension, dell’Istituto Italiano di Tecnologia e di Elco SpA.
Una giornata, introdotta dalla presentazione corporate di Cecilia Felici, marketing e communication manager di Cadlog, che ha avuto lo scopo di illustrare le tappe che hanno portato Cadlog ad affrontare il tema della stampa 3D dei circuiti stampati, un approccio che rappresenta il punto d’arrivo di un lungo percorso che l’azienda ha seguito negli ultimi anni sotto la direzione del CEO, Filippo d’Agata.
Durante la giornata si sono succeduti gli interventi di Ivano Tognetti, technical manager di Cadlog, Antonio Qualtieri specialista in nanoscienze dell’Istituto Italiano di Tecnologia, Valentin Storz, responsabile vendite di Nano Dimension, e Paolo Leoni, responsabile vendite di Elco Group che hanno offerto un panorama accurato della tecnologia, delle applicazioni e delle potenzialità di un sistema che da tempo fa parlare di sé.

Ma come funziona la Dragonfly?

Ne parleremo certamente in modo più approfondito in un articolo che verrà pubblicato alla chiusura dei lavori sulla nostra testata PCB Magazine (e che verrà condiviso in forma digitale nelle pagine di questo sito). Basti anticipare – secondo quanto spiegato da Ivano Tognetti – che la macchina di Nano Dimension, vera protagonista della giornata di Cadlog, una volta caricati i file Gerber relativi, deposita per strati due tipi diversi di inchiostri allo stato liquido: dielettrici e conduttivi. I primi hanno un comportamento molto simile a quello dell’FR4, il secondo formato da nanoparticelle di argento. Una volta deposti, gli inchiostri vengono polimerizzati mediante raggi UV, sottoponendoli successivamente a un processo di sinterizzazione a 300 °C. Il ciclo viene ripetuto per le volte necessarie alla creazione del PCB richiesto.

Si tratta naturalmente di un processo di deposizione additiva in cui il PCB viene diviso concettualmente in strati (in realtà non sono da considerare tali, ma semplicemente fasi di passaggio della testina di deposizione lungo gli assi X e Y), che ha la possibilità di superare i limiti della tridimensionalità, offrendo incredibili prestazioni nel caso in cui si vogliano ottenere dimensioni particolari e forme esotiche del supporto e/o andamenti anomali delle piste.
Con la stampante DragonFly è quindi possibile ottenere senza problemi vias, fori passanti, fori ciechi e interrati, stampare strutture tridimensionali che contengano parti conduttive e isolanti (ad esempio bobine o motori piatti miniaturizzati)
Tutto ciò lascia intuire le grandissime potenzialità insite in questo sistema. Un sistema che si basa su un concetto non nuovo, naturalmente, che tuttavia è giunto ora a una maturazione tale da poter interessare le aziende di produzione elettronica.
Nano Dimension mette a disposizione, oltre che la macchina in quanto tale, anche gli inchiostri, il software e il programma di pre-elaborazione. Tutto viene gestito con estrema semplicità e con un minimo addestramento per il personale addetto.

Le potenzialità

Il sistema è sicuramente perfetto per campionature e prototipi, meno per produzione in volumi, ma questo è già un grande traguardo, che permette di comprimere tempi e costi altrimenti elevati.
Il substrato che deriva da questa lavorazione è poi diverso dall’FR4 tradizionale. Si tratta di un substrato privo di fibra di vetro, quindi con caratteristiche di elasticità molto differenti rispetto ai tradizionali e con tutte le limitazioni applicative che questo determina (pensiamo ad esempio alle applicazioni in ambienti ostili, soprattutto dal punto di vista delle vibrazioni). Ciò però non limita applicazioni di tipo diverso ed estremamente innovative.
È stato questo il tema della presentazione di Antonio Qualtieri, specialista in nanoscienze dell’Istituto Italiano di Tecnologia, che ha illustrato numerose applicazioni nell’ambito della diagnostica medica e dei sistemi di rilevamento dei dati fisiologici del paziente. La stampa 3D dei supporti elettronici permette infatti di creare strutture ideali per la sensoristica applicata mediante cerotti o tatuata sull’epidermide, così come la creazione di elementi in fibra ottica di estrema precisione, come quelli utilizzati nelle sonde cerebrali.
Applicazioni futuristiche, ma che stanno a un passo da noi.

I vantaggi della produzione 3D

I tempi di lavorazione della DragonFly variano naturalmente a seconda delle dimensioni del progetto, così come illustrato da Valentin Storz e Zif Cohen, responsabile delle attività d’ingegneria di Nano Dimension, ovvero dal numero delle passate e i tempi di produzione – soprattutto per le campionature e i prototipi – dimostrano vantaggi molto interessanti rispetto alle tradizionali commesse.

I vantaggi della soluzione a stampa sono indubbi: eliminazione dei vincoli classici imposti dal processo sottrattivo e planare; la possibilità di stampare singole sezioni del PCB; la creazione dei via senza necessità di operare foratura e metallizzazione; un indubbio risparmio in peso, spazio e costi complessivi e – soprattutto – l’esecuzione di progetti che comprendano geometrie complesse e non planari.
Il tutto permette di produrre circuiti multistrati, connessioni laterali, integrazioni verticali multicomponente, stampa diretta di passivi direttamente sul substrato e agevolare il montaggio manuale di BGA/SMT (con alloggiamenti stampati per ogni ball), impossibili da ottenere con i processi produttivi di cs tradizionali.
La crescita dell’additive maufacturing è naturalmente esponenziale a partire dal 2014 nell’ambito della produzione di circuiti stampati, incentivata dalla leva offerta dai programmi di Industry 4.0. È un mondo che sta vivendo un’evoluzione incessante, così come discusso dal responsabile di Elco Group, Paolo Leoni, che ha concluso la giornata di Cadlog offrendo una panoramica di tecnologia, mercato e potenzialità dei PCB stampati mediante 3D printing.

Una giornata di approfondimento ben riuscita quindi, che ha permesso di toccare con mano una tecnologia fino a qualche anno fa non considerata, ma che potrebbe rappresentare – almeno per quanto riguarda le aziende che necessitano di campionature, prototipi o bassi volumi – una svolta importante nelle future strategie produttive dell’elettronica.

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