Dá se z PET lahví ekologicky vyrábět elektronika? Vědci z FEL ČVUT a VŠCHT zkoumají, kudy na to
„Naším cílem je nejen už při výrobě eliminovat materiály, které nejdou recyklovat, ale připravit a otestovat celý alternativní proces výroby elektroniky, který bude šetrnější k životnímu prostředí. Pro výrobu nosného substrátu je možné využít polymerní látky, které se používají mimo jiné při 3D tisku, např. PET. Těmi, po jejich vhodné modifikaci pro zajištění požadavků pro elektronické výrobky, nahradíme epoxidovou pryskyřici,“ popsal Petr Veselý z katedry elektrotechnologie Fakulty elektrotechnické ČVUT v Praze hlavní cíle výzkumu.
Vedle skupiny 3DP Lab - Vývoj a výzkum materiálů pro 3D tisk v elektronice, jejímž vedoucím je právě Veselý, se na výzkumu podílejí i pracovníci Ústavu polymerů na VŠCHT Praha pod vedením Drahomíra Čadka. „Naším úkolem je právě vývoj a výroba strun pro 3D tisk, které budou mít vhodné vlastnosti pro výrobu nosných substrátů. Ty bude zároveň možné použít po skončení jejich životnosti jako vstupní surovinu pro opětovnou výrobu tiskové struny,“ komentuje Jonáš Uřičář, student zapojený do projektu.
3D tisk zjednoduší technologii výroby
Při konvenčním způsobu výroby desek plošných spojů dochází k chemickému leptání měděné vrstvy a tím k tvorbě vodivých motivů pro propojení jednotlivých součástek. Ty se pak na desku plošných spojů připojují nejčastěji pájením. Takový způsob výroby je však energeticky náročný a využívají se při něm látky potenciálně nebezpečné pro životní prostředí a značné množství vody.Díky využití technologie 3D tisku lze vyrábět desky plošných spojů s již zapouzdřenými elektronickými součástkami v těle substrátu, které se navzájem propojí během následného potisku elektricky vodivým inkoustem. Zapouzdření zajistí mechanickou integritu obvodu, která by jinak byla oproti konvenčnímu řešení snížena kvůli horším mechanickým vlastnostem recyklovaných plastů. Tento alternativní postup výroby eliminuje energeticky a chemicky náročné procesy a tím může dle dr. Veselého významně přispět ke snížení uhlíkové stopy výroby elektronických výrobků.
„Zapojení technologie 3D tisku také kromě environmentální stránky přináší možnost pružné reakce na případné změny návrhu výrobku a proces výroby značně zjednodušuje. Tím se stává ideálním například pro výrobu prototypů či menších výrobních sérií, kde lze předpokládat i významné snížení výrobní ceny,“ doplnil dr. Veselý. Cílem výzkumu je však také posunout vývoj tohoto řešení směrem k velkosériové výrobě a širšímu využití v průmyslové praxi. Technologii 3D tisku lze pro velké výrobní série nahradit vstřikolisovou výrobou s využitím stejného vstupního materiálu ve formě recyklovaného termoplastu.
Výzkumníci z FEL a VŠCHT zatím technologii testují na jednovrstvých deskách plošných spojů. Prvotní výsledky prezentovali na mezinárodní konferenci International Spring Seminar on Electronics Technology v rumunském Temešváru v letošním květnu. Protože je ale pro většinu obvodů moderní elektroniky zapotřebí vícevrstvých desek (typicky 4 až 16vrstvých), budou snahy výzkumné skupiny v této oblasti dále pokračovat. Společně podávají návrh projektu do programové výzvy Technologické agentury České republiky s názvem Prostředí pro život, která by v případě udělení podpory měla poskytnout financování pro další úspěšný vývoj představeného řešení.
V roce 2019 bylo vyprodukováno 53,6 milionu tun elektronického odpadu, z toho:
17,4 milionů tun malých zařízení – včetně mikrovlnných trub, vysavačů, ventilátorů, varných konvic, toustovačů, holicích strojků, fénů, rádií, nářadí a hraček (32,5 %)
13,1 milionů tun velkých zařízení – včetně praček, sušiček, sporáků, kamen a myček nádobí. (24,4 %)
10,8 milionů tun zařízení pro výměnu teploty – včetně chladniček, mrazniček, klimatizace a tepelných čerpadel (20,1 %)
6,7 milionů tun obrazovek a monitorů – včetně televizorů, monitorů, notebooků a tabletů (12,5 %)
4,7 milionů tun drobného IT a telekomunikačního vybavení – včetně mobilních telefonů, telefonních pouzder, bezdrátových routerů, klávesnic, elektronických čteček, GPS a kapesních kalkulaček (8,8 %)
0,9 mil. tun svítidel, žárovek a LED diod (1,7 %)
reklama
