PAR Benedikt Schrage Connaissance du secteurÉlectronique imprimée - théorie et pratique
L'électronique imprimée est un type d'électronique révolutionnaire qui présente un grand potentiel. Alors que l'électronique traditionnelle - au silicium - est complexe et statique, l'électronique imprimée se caractérise par sa flexibilité, sa robustesse et sa légèreté. Grâce à ces innovations, l'électronique est intégrée dans des objets du quotidien. L'électronique imprimée s'adapte aux domaines d'application et aux lieux d'utilisation. Il s'agit d'une technologie clé qui présente des avantages pour l'Internet des objets. Qu'il s'agisse d'écrans flexibles, de capteurs ou d'étiquettes intelligentes, l'électronique imprimée augmente la fonctionnalité des produits.
Définition de l'électronique imprimée
Les étiquettes d'identification par radiofréquence (RFID), les batteries imprimables et les cellules solaires sont quelques-unes des nombreuses applications possibles de l'électronique imprimée. L'utilisation de ces technologies innovantes ouvre de nouvelles possibilités d'application.
Qu'il s'agisse d'améliorer la sécurité, d'automatiser des processus ou d'installer des écrans flexibles de grande taille, l'électronique imprimée est une étape importante vers l'avenir numérique.
Traditionnellement, on utilise des composants électroniques à base de silicium, tandis que l'électronique imprimée est composée de matériaux flexibles, tels que des semi-conducteurs organiques. Parmi les avantages de l'électronique imprimée, on peut citer sa flexibilité mécanique et sa grande surface.
Vous appliquez par exemple les composants électroniques sur des étiquettes apposées sur l'emballage des produits. Un exemple pratique est le code RFID, qui sert à identifier les produits et à récupérer les informations stockées dans le système.
L'étiquette contient un transpondeur qui est lu à l'aide d'un scanner. La base de données contient des informations sur les différents objets. La technologie RFID est souvent associée au thème de l'« Internet des objets ». Chaque objet est clairement identifiable et les objets communiquent entre eux.
Les étiquettes imprimées ne remplaceront pas la technologie silicium courante dans un avenir proche, mais elles constitueront une alternative économique et flexible pour divers domaines d'application.
L'un des avantages de la technologie silicium est sa performance supérieure. Des fonctions complexes sont stockées de manière compacte sur une petite puce.
Quelles sont les fonctions de l'électronique imprimée ?
L'électronique imprimée sur les étiquettes remplit diverses fonctions :
- Création d'effets optiques à l'aide d'un écran OLED imprimé (diode électroluminescente organique)
- Identification des produits à l'aide de la technologie RFID
- Fourniture d'informations à l'aide d'étiquettes intelligentes
Les fonctions dépendent de l'objectif visé et de la technologie utilisée.
Les écrans OLED sont des diodes électroluminescentes organiques. Il s'agit de composants lumineux à couche mince qui créent de magnifiques effets optiques sur les emballages imprimés. Contrairement aux diodes électroluminescentes inorganiques (LED), ils ne nécessitent pas de matériaux monocristallins. La luminance et la densité de courant électrique sont inférieures à celles des LED.
Les propriétés des écrans OLED permettent une application rentable de la technologie à couche mince. Le rendement lumineux est inférieur à celui des LED, ce qui ne présente aucun inconvénient pratique lors de l'utilisation sur des emballages ou des étiquettes. Grâce à l'électronique imprimée, vous créez de magnifiques effets de design sur l'emballage. Vous utilisez la lumière ou de petits graphiques pour faire de l'emballage un élément visuel phare.
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Le fonctionnement de la technologie
L'électronique imprimée est appliquée de manière structurée en couches très fines (couches minces ou thin film). Des semi-conducteurs organiques sont utilisés à cet effet. Les couches ont une épaisseur de quelques dizaines de nanomètres. Contrairement au silicium, les semi-conducteurs organiques sont appliqués sous forme liquide sur le support. Cela facilite l'impression.
Après l'application sur le matériau, le traitement se poursuit pour obtenir les éléments nécessaires tels que des diodes électroluminescentes, des cellules solaires et des transistors à effet de champ. L'électronique imprimée contient des pistes conductrices électriques, des diélectriques pour condensateurs, des couches isolantes et de nombreux autres éléments.
Le choix des matériaux dépend des tâches à réaliser. Les possibilités sont nombreuses : créer des transpondeurs RFID, des capteurs de température, des modules de mémoire numérique ou des structures émettrices de lumière.
À quels produits et secteurs ce concept est-il adapté ?
La technologie RFID est bien connue dans les domaines de la logistique et du stockage. Un transpondeur RFID est apposé sur l'emballage des produits ou sur les produits eux-mêmes.
Dans les premières versions, il s'agissait d'un petit composant électronique, mais aujourd'hui, les transpondeurs RFID peuvent être imprimés. Pour couvrir de petites distances, les transpondeurs passifs sont suffisants, ils ne disposent pas de leur propre source d'énergie.
Ce n'est que lorsque des distances plus importantes doivent être couvertes qu'il faut utiliser des transpondeurs RFID actifs disposant de leur propre source d'alimentation. Les transpondeurs passifs sont alimentés par les lecteurs. Les lecteurs créent un champ magnétique et lisent le code. Toutes les informations pertinentes sur les objets sont stockées dans la base de données.
L'électronique imprimée présente un grand potentiel pour tous les secteurs, car une logistique bien pensée est nécessaire pour acheminer les produits de la production aux clients finaux. L'automatisation des processus offre donc un grand potentiel d'économies pour les entreprises.
La rentabilité va de pair avec une durabilité accrue : des processus logistiques efficaces permettent de réduire les coûts logistiques, ce qui préserve les ressources et diminue les émissions de CO2.
L'électronique imprimée est-elle adaptée à la production de masse ?
On peut supposer qu'à l'avenir, les étiquettes dotées d'électronique imprimée seront adaptées à la production de masse. Cependant, certaines conditions doivent être remplies pour cela. Le secteur de l'imprimerie favorisera la diffusion de cette technologie s'il peut la mettre en œuvre de manière rentable. Pour cela, des procédés d'impression et des matériaux fonctionnels adaptés sont nécessaires. En outre, un contrôle qualité efficace est nécessaire pour la production de masse.
Pour la production de masse, l'électronique imprimée doit être de haute qualité. Le courant ne circule que si des structures cohérentes sont présentes. Il est donc nécessaire de créer des surfaces uniformes et fermées. L'épaisseur des surfaces doit être comprise entre 10 et plusieurs centaines de nanomètres, ce qui nécessite un travail précis.
Quel est l'avenir de ce concept ?
La technologie doit être adaptée à la production de masse afin de pouvoir continuer à se développer. La prévention des connexions incontrôlées entre les différentes couches est notamment un problème actuel qui peut survenir lors d'une production simple. La mise en œuvre d'une gestion efficace de la qualité augmente la qualité de la production, ce qui contribue à la diffusion de la technologie.
Cependant, les efforts visant à perfectionner cette technologie sont déjà considérables. Du 22 au 24 mars 2022, Munich a accueilli le salon LOPEC, un salon professionnel dédié à l'électronique organique et imprimée.
Des instituts de recherche et de développement y ont rencontré des entreprises internationales de premier plan. Des fabricants de matériaux, des constructeurs de machines et des producteurs étaient présents pour promouvoir la coopération et les échanges.
Le salon LOPEC fait office de « think tank », où de nouvelles idées sont développées et des projets innovants sont lancés. L'industrie 4.0 est déjà une réalité dans de nombreux secteurs, mais il s'agit d'un domaine d'application vaste qui offre sans cesse de nouvelles possibilités. La production et la logistique, en particulier, sont les moteurs de ces développements. Elles mettent en œuvre l'Internet des objets (Internet of Things - IoT) et l'automatisation des processus.
Électronique imprimée dans la pratique
Des étiquettes intelligentes sont apposées sur les produits. Il s'agit d'étiquettes qui permettent d'interagir avec le client. Par exemple, le client approche son smartphone de l'étiquette et obtient des informations supplémentaires sur le produit.
D'un point de vue technique, les étiquettes intelligentes sont des transpondeurs RFID ultraplats apposés sur un film. Le film peut être enroulé sur des rouleaux. Il est transformé de la même manière que le papier. Pour apposer le film sur les étiquettes, il est laminé entre deux couches de papier. En principe, les étiquettes intelligentes peuvent être intégrées à divers endroits, notamment sur les étiquettes des bouteilles de boissons.
Informez vos clients sur la durabilité des produits
Les clients lisent les étiquettes intelligentes et reçoivent les informations que vous souhaitez leur communiquer sur leur smartphone. Vous pouvez fournir au choix des modes d'emploi, des vidéos sur l'utilisation pratique des produits ou des informations générales sur leur fabrication.
Toutes ces informations peuvent également être présentées sous forme compacte sur l'emballage lui-même, mais le design souffre alors d'une surabondance d'informations. L'intégration des informations dans l'étiquette intelligente vous offre la possibilité d'informer le client de manière exhaustive, ce qui a un effet publicitaire, tout en choisissant un design d'emballage réduit et efficace.
Conclusion
L'électronique imprimée sur les étiquettes est parfaite pour embellir l'emballage. Vous pouvez créer de magnifiques effets lumineux ou intégrer des graphiques. Une autre option consiste à utiliser l'électronique imprimée pour localiser et identifier les produits. Chaque objet devient clairement identifiable, ce qui représente un gain d'efficacité considérable, notamment pour la logistique. Que vous souhaitiez automatiser vos processus logistiques ou créer des emballages uniques, l'électronique imprimée vous offre de nombreuses possibilités d'application.
FAQ
- De quels matériaux l'électronique imprimée est-elle composée ?
L'électronique imprimée est composée de matériaux flexibles, tels que des semi-conducteurs organiques. - Quelles sont les applications pratiques de l'électronique imprimée ?
Vous pouvez utiliser l'électronique imprimée sur des étiquettes pour décorer l'emballage des produits. Des éléments lumineux ou des images créent des effets spéciaux fascinants. - Quelle est l'épaisseur de l'électronique imprimée sur les étiquettes ?
L'électronique imprimée a une épaisseur de 10 à plusieurs centaines de nanomètres, ce qui rend les éléments sur l'emballage discrets.
