blog

Industrieel automatiseren met én voor geprinte elektronica

Manufacturing

‘Geprinte elektronica verlaagt voorraden en bewaakt kwaliteit.’

Industrieel automatiseren met én voor geprinte elektronica

Sinds een jaar werk ik met een cluster bedrijven aan gezamenlijke R&D voor geprinte en flexibele elektronica: zogenaamde hybrid printed electronics. Het is inspirerend om samen de grenzen van de technologie én toepassingen op te rekken voor industriële automatisering. Als eerste biedt geprinte elektronica nieuwe mogelijkheden om smart industry sensoren te verwerken in de productieketen en logistiek. Daarnaast ontstaat er ook vraag naar grote series van geprinte elektronica met de bijbehorende uitdagingen om het op te schalen en dus industrieel te automatiseren.

Geprinte elektronica

Geprinte elektronica onderscheidt zich van klassieke elektronica (op harde PCB’s), doordat het direct op flexibele materialen kan worden geprint, zoals folies, karton en textiel. Daarmee zijn buigbare en rekbare elektronicatoepassingen te maken zonder te zijn gebonden aan vaste formaten. In plaats van het etsen van harde plastic PCB’s, worden geleidende sporen en isolators met zeefdruk en inkjet printtechnieken additief opgebracht. Daarna worden er meestal silicium chips in verwerkt en het eindproduct afgewerkt. Bekende voorbeelden van geprinte elektronica zijn in de gezondheidszorg de glucose-meterstrips voor diabetici en in de logistiek de RFID-stickers. Ze worden op grote schaal en voor lage kostprijzen geproduceerd: typische single use producten. Door de groeiende behoefte aan smart industry toepassingen groeit ook de vraag naar beter verwerkte sensoren voor industriële toepassingen. Waar de meeste Internet of Things hardware te duur is om na eenmalig gebruik weg te gooien, kan geprinte elektronica wel single use zijn. Nieuwe businesscases worden daarmee eindelijk mogelijk en de grenzen van wat haalbaar is in industriële automatisering, worden opgerekt.

Smart packaging

Productie- en logistieke ketens worden op allerlei manieren geautomatiseerd om processen effectiever en efficiënter te laten verlopen. Nederlandse high tech drukkerijen en maakbedrijven zoals Metafas, De Budelse en FAES Cases werken aan verschillende oplossingen waar geprinte elektronica waarde toevoegt in deze ketens. Als eerste is aan slimmer voorraadbeheer te denken. Naast simpele elektronische identificatienummers kan geprinte elektronica de labels slimmer maken door extra functionaliteit toe te voegen, zoals het afgeven van een signaal als een verpakking wordt geopend. Medewerkers hoeven het gebruik van een product dus niet (handmatig) te registreren: sneller en minder foutgevoelig. Met deze real time voorraadinformatie zijn leveranciers aan te sturen voor just-in-time productieprocessen en voorraden te verlagen. Dit maakt ook pay-per-use verdienmodellen mogelijk door leveranciers te betalen of klanten te factureren op basis van het tijdstip van gebruik. Eigen voorraden zijn nog effectiever te maken als er niet voor elk land of taal een aparte voorraad moet worden aangehouden. Door NFC-chips in de verpakking mee te printen zou je productinformatie vlak voor het verschepen digitaal kunnen updaten. Fysieke producten kunnen zo just-in-time van de meest recente digitale Material Safety Data sheets en handleidingen in de juiste taal worden voorzien. Het voorkomt dat producten moeten worden herverpakt of weggegooid.

Smart quality

Een tweede kansgebied is kwaliteitsmanagement. Nieuwe functionaliteit voor het meten van temperatuur en mechanische stress zoals trillingen en rek zijn toe te voegen aan een (weggooi) verpakking. Dit is waardevol voor industrieën met hoge eisen aan het vervoer en opslag van grondstoffen en (eind-)producten, zoals de farmaceutische, levensmiddelen- en aerospace industrieën. Machinefabrikant SPG Prints en het Holst Centre instituut ontwikkelden recent een demonstrator van een geprinte temperatuursensor in een pizzadoos. Wie wil nou niet dat zijn pizza warm wordt bezorgd?

Opschaling automatiseren

De aantrekkende vraag naar deze nieuwe functionaliteiten en toepassingen maakt opschaling en industriële automatisering van het geprinte elektronicaproductieproces zelf ook steeds belangrijker. Dit vraagt onder andere om het steeds sneller en nauwkeuriger plaatsen en integreren van componenten, zoals chips, in de elektronica. Uitdagend, aangezien folie, karton en textiel flexibel zijn en wel verbonden moeten worden met kleine en harde componenten. Mooie kansen om verder te ontwikkelen en voorop te blijven lopen als Nederlandse maakindustrie.

 

Nanning de Jong is managing consultant bij Berenschot. Hij werkt aan digitale transformaties van industriële bedrijven bij het toepassen van bijvoorbeeld additive manufacturing en blockchain.

Reageer op dit artikel