Elettronica stampata sulle etichette: come funziona nella pratica?

L’elettronica stampata rappresenta una tecnologia rivoluzionaria con un enorme potenziale. Mentre l’elettronica tradizionale è spesso complessa e rigida, l’elettronica stampata si distingue per la sua flessibilità, robustezza e leggerezza.

Grazie a queste innovazioni, i componenti elettronici possono essere integrati in oggetti di uso quotidiano. Se la tecnologia al silicio è considerata rigida e poco flessibile, l’elettronica stampata può essere adattata alle diverse applicazioni e alle superfici su cui viene applicata.

Si tratta di una tecnologia chiave per lo sviluppo dell’Internet delle Cose (IoT). Che si tratti di display flessibili, sensori o etichette intelligenti (Smart Labels), l’elettronica stampata contribuisce ad aumentare la funzionalità e il valore aggiunto dei prodotti.

Definizione di elettronica stampata

Le etichette RFID (Radio Frequency Identification), le batterie stampabili e le celle solari sono solo alcune delle numerose applicazioni dell’elettronica stampata. L’impiego di queste tecnologie innovative apre la strada a nuove e interessanti possibilità di utilizzo.

Che si tratti di aumentare la sicurezza, automatizzare i processi o realizzare display flessibili e di grandi dimensioni, l’elettronica stampata rappresenta un passo importante verso il futuro digitale. 

Tradizionalmente si utilizza l’elettronica basata sul silicio, mentre l’elettronica stampata è realizzata con materiali flessibili, come i semiconduttori organici. Tra i suoi principali vantaggi figurano la flessibilità meccanica e la possibilità di essere applicata su ampie superfici. 

L’elettronica può essere integrata, ad esempio, nelle etichette applicate al packaging dei prodotti. Un esempio pratico è il codice RFID, utilizzato per l’identificazione dei prodotti e come chiave di accesso alle informazioni memorizzate nel sistema.

Sull’etichetta è presente un transponder che viene letto tramite uno scanner. Le informazioni relative ai singoli oggetti sono archiviate all’interno di un database. La tecnologia RFID è spesso associata al concetto di Internet of Things (IoT), o Internet delle Cose. Ogni oggetto può essere identificato in modo univoco e comunicare con altri dispositivi o sistemi connessi.

Nel prossimo futuro, le etichette stampate non sostituiranno completamente la tradizionale tecnologia al silicio, ma rappresenteranno un’alternativa flessibile ed economicamente vantaggiosa per numerosi ambiti applicativi. 

Uno dei principali punti di forza della tecnologia al silicio rimane la sua elevata capacità prestazionale: funzioni complesse possono essere integrate e gestite all’interno di chip compatti e ad alte prestazioni. 

Quali funzioni svolge l’elettronica stampata?

L’elettronica stampata applicata alle etichette può svolgere diverse funzioni, tra cui:

• Creazione di effetti visivi mediante display OLED stampati (diodi organici a emissione di luce). 
• Identificazione dei prodotti tramite tecnologia RFID. 
• Fornitura di informazioni attraverso etichette intelligenti (Smart Labels). 

Le funzioni specifiche dipendono dagli obiettivi dell’applicazione e dalla tecnologia utilizzata. 

I display OLED (Organic Light Emitting Diodes) sono diodi organici a emissione di luce. Si tratta di dispositivi a film sottile luminosi, in grado di creare suggestivi effetti visivi sulle confezioni e sugli imballaggi stampati.

A differenza dei diodi luminosi inorganici (LED), non richiedono l’impiego di materiali monocristallini. La luminanza e la densità di corrente elettrica degli OLED sono generalmente inferiori rispetto a quelle dei LED. 

Le proprietà dei display OLED consentono infatti di integrare la tecnologia a pellicola sottile in modo economicamente vantaggioso. Sebbene l’efficienza luminosa sia inferiore rispetto a quella dei LED, essa risulta più che adeguata per applicazioni decorative e di comunicazione visiva.

Grazie all’elettronica stampata, è possibile creare sulla confezione effetti grafici e luminosi di grande impatto. L’utilizzo di elementi luminosi o di piccole animazioni grafiche permette di valorizzare il packaging, trasformandolo in un vero e proprio elemento distintivo dal forte richiamo visivo.

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Come funziona la tecnologia dell’elettronica stampata

L’elettronica stampata viene realizzata mediante l’applicazione strutturata di strati estremamente sottili. A tale scopo vengono utilizzati materiali semiconduttori organici. Gli strati hanno uno spessore di poche decine di nanometri. A differenza del silicio, i semiconduttori organici vengono applicati sul supporto in forma liquida. Un aspetto che semplifica notevolmente il processo di stampa.

Una volta depositati sul materiale, questi strati vengono successivamente lavorati trasformati nei componenti necessari, come diodi luminosi, celle solari e transistor a effetto di campo. L’elettronica stampata può inoltre includere piste conduttive, materiali dielettrici per condensatori, strati isolanti e numerosi altri elementi funzionali. 

La scelta dei materiali dipende dalle funzioni che si desidera realizzare. Le possibilità applicative sono molto ampie: è possibile integrare transponder RFID, sensori di temperatura, moduli di memoria digitale o strutture a emissione luminosa direttamente su etichette, imballaggi e altri supporti. 

Per quali prodotti e settori è adatto questo concetto?

La tecnologia RFID è già ampiamente utilizzata nei settori della logistica e della gestione dei magazzini. I prodotti o i loro imballaggi sono dotati di un transponder RFID che ne consente l’identificazione e il tracciamento lungo l’intera catena di distribuzione. 

Nelle prime applicazioni, il transponder RFID era costituito da un piccolo componente elettronico separato; oggi, invece, può essere stampato direttamente sul supporto. Per la trasmissione dei dati su brevi distanze sono generalmente sufficienti i transponder passivi, che non dispongono di una propria fonte di alimentazione. 

Quando è necessario coprire distanze maggiori, vengono invece utilizzati transponder RFID attivi, dotati di una batteria o di una fonte energetica autonoma. I transponder passivi ricevono l’energia necessaria direttamente dai dispositivi di lettura.

I lettori generano un campo magnetico e leggono il codice. Tutte le informazioni rilevanti relative agli oggetti sono memorizzate nel database.

L'elettronica stampata offre un grande potenziale per tutti i settori, poiché richiede una logistica ben pianificata per trasportare i prodotti dalla produzione ai clienti finali. L'automazione dei processi offre quindi un notevole potenziale di risparmio per le aziende. 

A questo vantaggio economico si affianca anche un importante beneficio in termini di sostenibilità: processi logistici efficienti consentono di ridurre i costi logistici, il che comporta un risparmio di risorse e una diminuzione delle emissioni di CO2.  

Come si presenta il futuro del concetto?

La tecnologia deve diventare adatta alla produzione di massa affinché possa raggiungere un’ulteriore diffusione. In particolare, la prevenzione di connessioni non controllate tra i singoli strati è un problema attuale che può verificarsi nella produzione semplice.

L’implementazione di un sistema efficiente di gestione della qualità aumenta la qualità produttiva, contribuendo così alla diffusione della tecnologia.

Tuttavia, gli sforzi per lo sviluppo della tecnologia sono già ampi. Dal 22.03.2022 al 24.03.2022 si è svolta a Monaco di Baviera la LOPEC, una fiera specializzata nell’elettronica organica e stampata.

Istituti di ricerca e sviluppo si sono incontrati con aziende leader a livello internazionale. Erano presenti produttori di materiali, costruttori di macchinari e produttori, al fine di promuovere la collaborazione e lo scambio.

La LOPEC funziona come una sorta di “think tank”, in cui vengono sviluppate nuove idee e avviati progetti innovativi. L’Industria 4.0 è già realtà in molti settori, tuttavia si tratta di un ambito applicativo molto ampio che offre sempre nuove possibilità.

In particolare, la produzione e la logistica stanno trainando lo sviluppo. Esse implementano l’Internet of Things e l’automazione dei processi.

L’implementazione dell’elettronica stampata nella pratica

Se si desidera utilizzare l’elettronica stampata sulle etichette, in primo luogo si definiscono le funzioni che l’elettronica deve svolgere. Si decide se si vuole creare un effetto di design, se si desidera memorizzare e recuperare informazioni oppure se si vuole far eseguire all’elettronica una determinata funzione.

Da questi obiettivi si ricavano i requisiti dell'elettronica stampata. Il loro sviluppo personalizzato avviene sulla base di queste specifiche. Se desideri far stampare etichette di questo tipo, dovresti assicurarti che vengano scelti la tecnica di stampa e il materiale adeguati.

Le Smart Labels consentono l’interazione con il cliente

Le Smart Labels vengono applicate sui prodotti. Si tratta di etichette che consentono l’interazione con il cliente. Ad esempio, il cliente avvicina il proprio smartphone all’etichetta e accede a ulteriori informazioni sul prodotto.

Dal punto di vista tecnico, le Smart Labels sono transponder RFID ultrasottili applicati su una pellicola. La pellicola può essere avvolta in rotoli e viene lavorata in modo simile alla carta.

Per applicare la pellicola sulle etichette, essa viene laminata tra due strati di carta. In linea generale, le Smart Labels possono essere integrate in diversi punti, tra cui le etichette delle bottiglie di bevande.

Informa i tuoi clienti sulla sostenibilità dei prodotti

I clienti leggono le Smart Labels e ricevono sul proprio smartphone la visualizzazione delle informazioni da te desiderate. Puoi fornire, a scelta, istruzioni per l’uso, video dell’utilizzo pratico dei prodotti oppure informazioni di contesto sulla produzione dei prodotti.

Tutte queste informazioni possono essere rappresentate anche in forma compatta direttamente sulla confezione, tuttavia il design risente di un’elevata quantità di informazioni. L’integrazione delle informazioni nella Smart Label ti offre la possibilità di informare il cliente in modo approfondito, con un effetto anche promozionale, e allo stesso tempo di scegliere un design del packaging ridotto ed efficiente.