Un nou sistema de fabricació per a components òptics integrats
Un nou material per fabricar aïllants del calçat reutilitzant pneumàtics
maig 29, 2019
Un sistema per monitoritzar persones grans basat en sensors de gas i en intel·ligència artificial
maig 23, 2019La fotònica s'aplica en molts i molt diversos àmbits: medicina, ciències de la vida, TIC, il·luminació, defensa, seguretat ... Actualment, el 60% dels costos de fabricació dels components fotònics es deu als processos d'encapsulació i encastat dels elements òptics secundaris en els circuits fotònics integrats (PIC per les sigles en anglès), on el LED és considerat com el PIC més senzill.
El CD6 UPC ha desenvolupat un nou procés de fabricació per PICs, PICEO, amb el qual s'integren elements òptics mitjançant la injecció de plàstics d'alta qualitat (termoplàstics). Aquest procés millora el cost de fabricació, velocitat i rendiment comparat amb els processos actuals d'encapsulació de PIC en emmotllament per injecció, i redefineix l'escenari òptic actual pel que fa al disseny del component i al procés de fabricació.
El nou procés d'encapsulació de PICs supera les limitacions que es troben en els processos de fabricació que s'utilitzen actualment, els colls d'ampolla es produeixen en producció, en termes de temps, cost i consum d'energia a causa de l'elevat temps de curació del plàstic (termostable), que pot arribar fins a 4-5 hores. Existeixen també restriccions en el posicionament dels elements òptics en el moment de l'acoblament del PIC, i qualsevol variació pot causar errors en el funcionament del dispositiu final. A més, els components s'han d'alinear en passos independents, la qual cosa pot causar que tingui poca precisió i un rendiment deficient del dispositiu. Tot l'anterior porta elevats costos de fabricació associats.
El procés de fabricació de PICEO basat en modelatge amb termoplàstics, permet incorporar (embeure) els elements òptics secundaris en el moment mateix de l'encapsulat, el que al seu torn permet avenços en els següents aspectes:
- Es milloren les característiques tècniques dels components: es redueix el volum i no hi ha limitació en la forma de l'òptica injectada. L'ús de formes lliures en l'òptica millora el rendiment i l'eficiència fins a en un 10% a causa de la reducció del nombre de components que es requereixen per al procés. Aquesta nova tecnologia permet també personalitzar l'encapsulació per a diverses aplicacions, com ara la il·luminació de carrers i carreteres.
- En reduir els errors de posicionat, els costos industrials de fabricació es poden disminuir fins a un 50%.
- Els beneficis ambientals deguts a un menor consum d'energia es poden reduir fins a un 50%. L'eficiència de la matèria primera augmenta com a resultat d'una menor taxa de rebuig de peces fabricades a causa d'un major control dels paràmetres de fabricació (posicionat).
Es preveu que aquesta tecnologia arribi al mercat el 2020. Inicialment es centrarà en mercats clau com la il·luminació LED, les TIC, el sensoratge i l'energia fotovoltaica, que representen gairebé el 70% del volum de mercat, al voltant de 139 milions d'euros. Amb aquest nou procés de baix cost i alta qualitat al món, PICEO ajudarà a Europa a competir en el mercat global, fins i tot en regions on els preus laborals són més baixos, i contribuirà significativament a mantenir l'actual taxa de creixement de dos dígits de la indústria del PIC.
Projectes Relacionats
- Un equip d'investigadors del Grup de Recerca en Tecnologies de Fabricació (TECNOFAB) de la Universitat Politècnica de Catalunya - BarcelonaTech (UPC) participa en el projecte BRUVIT, pel desenvolupament i validació d'un procés de brunyiment amb bola assistit per vibració ultrasònica que permet millorar la duresa i la integritat superficial de les peces sobre torn paral·lel.
- Cada any, més de quatre milions de pacients adquireixen alguna infecció associada a estades hospitalàries, segons l’European Centre for Disease Prevention and Control i l’Organització Mundial de la Salut. Les dades indiquen que l’impacte d’aquestes infeccions ja ha generat una mortalitat directa i indirecta de 137.000 pacients i un cost de set bilions d’euros anuals.
- La qüestió de l'eficiència energètica en la indústria manufacturera ha suposat un impuls cap a un nou paradigma a través de nous sistemes eficients i intel·ligents.
- El grup Service and Industrial Robotics (SIR) participa en el projecte CaRo, l'objectiu del qual és avançar en el desenvolupament de capacitats intrínseques per a robots co-treballadors amb dos braços.
