Kopioi artikkelin PDF-versio
Optisten ja elektronisten osien yhdistäminen pakkauksiin ja painotuotteisiin antaa uusia mahdollisuuksia visuaalisen ilmeen suunnitteluun, tuotetietosisällön lisäämiseen sekä laadunvalvontaan.
Optisten ja elektronisten komponenttien valmistaminen perinteisin painoteknisin menetelmin ei ainoastaan mahdollista niiden nopeaa ja edullista valmistamista, vaan myös näiden optisten ja elektronisten moduulien yhdistämisen uudentyyppisiin sovelluksiin. Sovelluksista mielenkiintoisin on painotuotteiden ja pakkausten älykkyyden lisääminen. Älykkäät painotuotteet ja pakkaukset voivat sisältää vuorovaikutteista opastavaa tietoa, animaatioita, ääntä tai ne voivat olla puhtaasti viihteellisiä.
Älykkäiden tuotteiden hinnoittelua voidaan ohjata sähköisesti tai optisesti. Myös tuoteturvallisuutta voidaan parantaa pakkauksiin integroidun älykkyyden avulla. Tulevaisuuden pakkaukset osaavat tulkita, mitä toimintoja ympäristö niiltä edellyttää; ne voivat aktivoida varashälyttimiä tai esimerkiksi ohjata älykkään säilytysympäristönsä lämpötilaa sekä jopa diagnostisoida pakatun tuotteen tilan. Elinkaaren loppuvaiheessa pakkauksen aktiivinen näyttö opastaa mihin ja miten se olisi järkevintä kierrättää.
Perinteisin elektroniikan tuotantotekniikoin toteutettujen komponenttien hintataso on liian korkea, jotta ne voisivat olla osa muutamia senttejä maksavaa pakkausta tai painotuotetta.
Tekniikan taso
Printo-projektissa tutkittavat tekniikat, kuten syväpaino-, offset-, silkkipaino- ja mustesuihkutekniikat ovat jo vuosikymmenien ajan olleet käytössä painoteollisuudessa. Projektin keskeisin tutkimusteema onkin näiden rullalta-rullalle tekniikoihin soveltuvien painomenetelmien kehittäminen soveltuvaksi optisten ja elektronisten komponenttien toteutukseen joustaville paperin ja muovin kaltaisille alustoille. Valmistettujen komponenttien avulla on mahdollista toteuttaa tulevaisuuden aktiivisten pakkausten vaatimat älykkäät toiminnot.
Ehkä yksinkertaisin mutta myös välttämättömin aktiivisessa pakkauksessa tarvittavista sähköisistä komponenteista on johdin. Tutkimustulosten valossa sähköä johtavat polymeerit soveltuvat painotekniikoihin erinomaisesti. Polymeerien avulla voidaan lisäksi toteuttaa uudentyyppisiä antureita sekä erilaisia aktiivisia, elektroniikassa tarvittavia komponentteja.
Sähköä johtavien polymeerien johtavuustaso on kuitenkin melko alhainen. Tästä syystä Printo-projektissa kehitetään partikulaarisiin musteisiin perustuvia painotekniikoita. Metallisia partikkeleita käyttäen saavutetaan huomattavasti parempi johtavuus.
Näyttävä pakkaus myy
Kommunikoivan pakkauksen yksi tärkeimpiin kuuluvista komponenteista on näyttö. Tekniikaksi on valittu orgaaninen valodiodi (OLED), koska se on mahdollista valmistaa joustavalle substraatille, se kuluttaa vähän energiaa ja pikselikokoja voidaan toteuttaa aina mikrometreistä senttimetreihin asti.
Printo-projektin aikana on jo kyetty rullalta-rullalle tekniikoin toteuttamaan valoa tuottavia elementtejä. Kuitenkin OLED-rakenteiden massatuotantoon liittyvien haasteiden sekä elementtien vaatiman suojauksen vuoksi pakkauksiin soveltuvia näyttöjä joudutaan vielä joitain vuosia odottamaan.
Aktiiviset optiset ja elektroniset piirit vaativat toimiakseen energiaa. Projektissa kehitetään kahden erityyppisen aurinkokennorakenteen rullalta-rullalle-valmistamista: kemiallisia ja orgaanisia kennoja. Tähän mennessä on kyetty valmistamaan kemiallisen aurinkokennon prototyyppejä painotekniikan menetelmin. Myös orgaanisen kennon valmistaminen rullalta-rullalle tekniikalla on osoitettu.
Suoraviivaisimmin pakkausten ja painotuotteiden visuaaliseen ilmeeseen voidaan vaikuttaa optiikalla. Optisten komponenttien avulla pakkauksen tai painotuotteen pinnasta heijastuvaa valoa voidaan manipuloida. Valo saadaan esimerkiksi heijastumaan tiettyyn suuntaan tietyn värisenä, minkä seurauksena pakkauksen visuaalista ilmettä voidaan parantaa tai toteuttaa elementti, jonka avulla eri katselukulmista nähdään eri tyyppinen kuva tai teksti.
Näiden komponenttien lisäksi on tutkittu mahdollisuuksia valmistaa optisia ROM-muisteja. Tämän tyyppisen muistin avulla voidaan neliösenttimetrin pinta-alaan pakata jopa useita kymmeniä sivuja tekstiä tai muuta dataa.
Aiheesta enemmän
PRINTO: http://akseli.tekes.fi/Resource.phx/tivi/elmo/seminaari120303.htx.liite.liitteet.9.pdf
Printo-projekti: http://www.vtt.fi/tte/perustiedot/vuosikatsaus02/tutkimustuloksia/22.htm
Integration of electrical, optical and optoelectrical components in to the products such as disposable packages and printed matter requires new, cost-effective and volume scale capable manufacturing techniques.
VTT Electronics has together with VTT Information Technology and Finnish universities launched the Printo-project in Tekes (the National Technology Agency of Finland) ELMO-program which main goal is to develop roll-to-roll and related volume-scale manufacturing technologies for the fabrication of electrical and optical components. Manufacturing technology and functional material development will be carried out in close relationship with Finnish industry
The contact person is Harri Kopola (harri.kopola@vtt.fi).