Internacional. Llave de la casa, billetera, tarjeta de seguro médico, tarjeta de llave de hotel: un anillo de dedo inteligente podría reemplazar todo esto en el futuro. Producido mediante un proceso de impresión 3D, el anillo tiene un chip RFID integrado, a prueba de manipulaciones, sellado e invisible. Por supuesto, la tecnología de integración de la electrónica durante la impresión 3D también se puede utilizar para otras aplicaciones. El anillo multifuncional fue desarrollado por un equipo de investigación del Instituto Fraunhofer de Tecnología de Procesamiento, Compuestos y Fundición IGCV.
Ahora, ¿dónde está la llave de mi casa? ¿Podría haberla dejado en la oficina? Y cuando queremos sacar nuestra billetera en la caja del supermercado, a menudo encontramos que de alguna manera se abrió camino hasta el fondo de la bolsa de compras en todo el ajetreo y el bullicio. Un anillo inteligente pronto podría poner fin a búsquedas tan frenéticas: oculta dentro del anillo hay una etiqueta RFID que puede pagar en la caja, abrir la puerta de entrada inteligente, actuar como nuestra tarjeta de seguro médico cuando asiste a una cita médica o reemplazar el tarjeta llave en un hotel.
También podría ser posible guardar datos médicos como nuestro grupo sanguíneo o intolerancias a medicamentos en este chip: en caso de accidente, el médico de urgencias tendría toda la información necesaria a mano. Los investigadores de Fraunhofer IGCV desarrollaron el anillo inteligente como parte del MULTIMATERIAL Center Augsburg. El proyecto a gran escala, patrocinado por el Ministerio de Economía, Desarrollo Regional y Energía de Baviera, se divide en diez proyectos individuales, incluido el proyecto KINEMATAM, al que se le ocurrió la idea y el modelo demostrador de la parte inteligente.
Impresión 3D con integración automatizada de electrónica
Sin embargo, más importante que el anillo en sí es el proceso de fabricación y la capacidad de integrar componentes electrónicos mientras se produce un componente, incluso en lugares dentro del componente que de otro modo serían inaccesibles. El interior de un anillo, por ejemplo. Podemos referirnos a la impresión 3D en el sentido más amplio para describir un proceso de producción, pero en la jerga técnica, se llamaría “fabricación de aditivos a base de lecho de polvo”.
El principio es el siguiente: un rayo láser se guía sobre un lecho de polvo metálico fino. En el punto donde el punto láser de 80 micrómetros golpea el polvo, este se derrite y luego se solidifica para formar un material compuesto; el resto del metal, que no está expuesto, conserva su forma de polvo. El anillo se construye capa por capa, dejando una cavidad para la electrónica. A mitad de camino, el proceso se detiene: un sistema de robot toma automáticamente un componente RFID de un cargador y lo coloca en el hueco antes de que continúe el proceso de impresión. Esta tecnología de producción controlable con precisión abre la puerta a una gran cantidad de posibilidades para realizar diseños de anillos completamente individualizados. Y el chip está sellado por el anillo, lo que lo hace a prueba de manipulaciones.
La impresión 3D en sí misma ha existido durante mucho tiempo. El principal punto focal del desarrollo fue la expansión de la unidad de fusión del rayo láser mediante el proceso automatizado desarrollado internamente que coloca la electrónica. “Convertir la tecnología de hardware para permitir que los componentes electrónicos se integren durante el proceso de fabricación es único”, dice Maximilian Binder, investigador principal y director de grupo en la unidad de fabricación aditiva de Fraunhofer IGCV.
El segundo enfoque del desarrollo fue responder a esta pregunta: ¿Cómo se pueden enviar las señales electromagnéticas del chip RFID a través del metal? El metal, como ve, es normalmente un escudo eficaz contra las señales. El equipo de investigación llevó a cabo numerosas simulaciones y experimentos y encontró una solución adecuada. “Usamos una frecuencia de 125 kilohercios: tiene un rango más corto, que es exactamente lo que queremos aquí, y el metal lo protege de manera menos efectiva”, explica Binder. Además, la etiqueta está colocada de tal manera que sus señales tienen que penetrar solo un milímetro de metal.
El diseño de la cavidad y la forma en que los componentes electrónicos están incrustados en ella también son fundamentales para propagar la señal, ya que las paredes pueden reflejar o absorber las señales. Otro desafío fue proteger la electrónica sensible de las etiquetas RFID de las altas temperaturas, que superan los 1000 grados centígrados, involucradas en el proceso de fabricación.
Numerosas aplicaciones imaginables
La tecnología se puede utilizar donde sea que resulte difícil el método convencional de integración de la electrónica. Los investigadores están trabajando actualmente, por ejemplo, en una aplicación en el sector de la tecnología de producción: están implementando sensores en ruedas dentadas, con el objetivo de que envíen, en vivo durante la operación, información sobre el estado de carga, temperaturas en varias posiciones y otros parámetros importantes para una unidad de evaluación de forma inalámbrica.
¿Ya se está produciendo el daño inicial en un diente? La vibración medida nos lo dirá. Los sensores integrados reciben la energía que necesitan a través de una antena RFID impresa en el exterior; los sensores luego funcionan de forma pasiva, es decir, sin una batería u otra fuente de alimentación separada. En consecuencia, los sensores integrados podrán, en el futuro, realizar un potencial de monitorización que de otro modo no habría sido posible debido a la alta velocidad de rotación de las ruedas dentadas.
Fuente: Instituto Fraunhofer.
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