Estudante português agiliza operações no retalho com circuitos impressos em papel
Hugo Miranda, estudante de Engenharia Electrónica e Telecomunicações da Universidade de Aveiro, descobriu uma forma mais barata de imprimir circuitos electrónicos em papel. A solução está a ser testada no retalho e promete reduzir tempo e custos em toda a cadeia de valor
Ana Catarina Monteiro
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Hugo Miranda, estudante da Universidade de Aveiro
Hugo Miranda, estudante de Engenharia Electrónica e Telecomunicações da Universidade de Aveiro, descobriu uma forma mais barata de imprimir circuitos electrónicos em papel. A solução está a ser testada no retalho e promete reduzir tempo e custos em toda a cadeia de valor.
Imprimir circuitos electrónicos não é novidade. Imprimir em qualquer impressora, a preço reduzido, isso sim, é novidade. A descoberta aconteceu em Portugal, através da investigação académica de Hugo Miranda. Os circuitos impressos em papel têm potencial para aplicação em “tecnologias que exigem componentes com um peso cada vez menor e altamente moldáveis”, como drones, antenas, etiquetas inteligentes e sensores, por exemplo.
O segredo da impressão dos circuitos em papel não está na máquina mas dentro dos tinteiros. A tinta, constituída por nano partículas de material condutor de electricidade, permite que uma impressora tradicional tenha a capacidade de imprimir circuitos electrónicos em papel fotográfico. A partir da solução desenvolvida pelo estudante de Mestrado em Engenharia Electrónica e Telecomunicações da Universidade de Aveiro, qualquer pessoa pode criar circuitos sem os problemas que a construção industrial de placas de circuito impresso implica, como o processo de encomenda, o preço elevado e o tempo de entrega.
Exemplos de circuitos impressos
“Inicialmente, adquirimos uma tinta, fizemos algumas modificações na composição e alteramos uma impressora comercial de tinta que tínhamos em casa, de maneira a imprimir circuitos e material condutor em papel fotográfico e outros tipos de materiais como plástico, e fizemos até alguns testes em vidro”. É desta forma que Hugo, em entrevista ao HIPERSUPER, resume o processo pelo qual passou até obter a tinta. “Em vez de pensarmos em mudar a impressora, resolvemos fazer o contrário e alterar a tinta, de maneira a funcionar em todas as impressoras. Alteramos as propriedades da nossa tinta, de forma a ter características muito parecidas, a nível da viscosidade, por exemplo, das tintas já existes para a impressora. Desta maneira, basta apenas encher os tinteiros com a tinta condutora e qualquer impressora está pronta para imprimir circuitos electrónicos em papel de maneira simples e eficiente. Actualmente, basta adquirirmos uma impressora de tinta normal e aplicar-lhe os nossos tinteiros e está pronta a funcionar”, explica.
O estudante teve a ideia “há mais de um ano” e começou a desenvolvê-la em 2014, “antes do Verão”, quando começou a trabalhar na tese académica e a reconhecer as potencialidades de aplicação destes sistemas. “Comecei a trabalhar na prototipagem de etiquetas inteligentes e de circuitos mais básicos, o que me ia fazer perder muito tempo. Então, resolvi criar uma solução mais rápida com o desenvolvimento desta tecnologia”.
Baixo custo e flexibilidade do material
Há “alguns anos”que a tecnologia de impressão de circuitos electrónicos chegouà indústria, funcionando de forma“um pouco similar às impressoras 3D, existentes há mais de dez ou vinte anos”. Os aparelhos são simplesmente “muito caros”, pelo que “para o utilizador comum era impensável adquiri-los”. Um dos objectivos do estudante é “fazer deste um produto acessível a qualquer pessoa, por um preço mais barato”.
Sendo que os circuitos electrónicos tradicionais, as conhecidas “plaquinhas verdes”, descreve Hugo, são produzidos em FR-4, “uma espécie de fibra de vidro” rija, pesada, não flexível, o papel torna os circuitos mais leves e tem também a “grande vantagem da flexibilidade”. Isto permite a incorporação em sistemas, nos quais a placa necessite de estar dobrada. Além de papel, a tinta condutora pode ser impressa em “alguns tipos de plástico”.
Depois de testes feitos em “etiquetas inteligentes com RFID (identificação por radiofrequência), antenas para captação de sinal”, a equipa de Hugo produziu também “alguns leitores capacitivos”, estando a trabalhar em “testes, melhoramentos e outras possíveis utilizações,como a pintura de paredes com sistemas de ‘tracking’ para leitores”. Considerada “útil para diversos mercados”, a tecnologia é uma“mais-valia” para as empresas, uma vez que permite a “prototipagem rápida e diminuição do tempo gasto nos processos de encomenda dos circuitos que, em geral, custam cêntimos, em relação aos cerca de 50 euros, por unidade, dos convencionais circuitos”.
Como este tipo de impressão“tem uma resistência muito baixa e pode ser utilizada em rádio frequência”, além dos circuitos digitais convencionais, produz ainda antenas, etiquetas inteligentes, que podem ser utilizadas no “sector automóvel, por exemplo, reduzindo o peso da estrutura do veículo. No futuro, pode-se reduzir os cabos necessários num carro, imprimindo os fios condutores na própria frame da viatura”.
Menos tempo em viagens no retalho
No retalho, existe potencial para uma “grande utilização” da tecnologia produzida através da tinta, “quando associadaao RFID”, trazendo uma “enorme vantagem” para o controlo dos artigos vendidos, quantificados de forma “fácil e eficiente, em tempo real”. A tecnologia RFID é um dos elementos que “traz mais competitividade às empresas”, que agora conseguem uma melhor prestação em relação a um dos componentes que “mais influencia o valor e os resultados finais”, a gestão de stock.
Os primeiros testes feitos foram em antenas e ‘tags’ com várias geometrias, de maneira a aplicar a tecnologia no sector do retalho, os quais alcançaram “bons resultados”, garante o investigador, enumerando várias situações em que o abastecimento e reposição de produtos em lojas se automatizam com a tecnologia.A saber:
– Impressão feita no local a um baixo preço. Não sendo necessário encomendar ou armazenar as etiquetas inteligentes para os produtos, o tempo que as operações demoram na gestão de stock encurtam-se. “O procedimento de encomenda de novas etiquetas inteligentes às fábricas que as produzem deixa de existir, imprime-se as antenas directamente nos produtos ou nas caixas, não sendo necessário o stock das mesmas.O RFID possui um campo de 96 bits, pelo qual se pode obter informações importantes sobre um produto, como o que é, de onde vem, a validade, entre outros”.
– Redução de produtos obsoletos e perdidos. Visto que temos o “tracking” do stock em tempo real, a vantagem está na “colocação imediata dos produtos na frente de loja visto que não têm que voltar a ser etiquetados”. Com o rastreamento em tempo real sabemos facilmente quando um produto não está na prateleira correcta e inverter de imediato a situação.
-Inventários mais precisos e rápidos. Ou seja, as empresas conseguem “poupar muito mais tempo, obter mais dados, analisar melhor e fazer mais estudos, por épocas, do que vendem mais e quando. Sabem, assim, do que necessitam numa pré-estação, dos acontecimentos do ano em que vendem mais ou menos, entre muitos outros factores que marcam o desempenho de uma empresa. “Visto que, nas grandes superfícies, o preço por metro quadrado para stock é muito elevado e os preços obsoletos são dinheiro parado, consegue-se desta forma fazer o mapeamento de todas as vendas, além de um estudo estatístico importante que pode trazer vantagens económicas e competitivas para as empresas”.
-Facilidade em identificar produtos. “Conseguimos ter leitores num ponto de venda, ligados a um ecrã, através dos quais o cliente pode saber muito mais informações sobre um determinado produto, sem recorrer aos funcionários”. As introduções automáticas de stock fazem também com que os processos de “vendas e pagamentos se tornem muitos mais rápidos”.
Tinta dá origem a drone
A tinta condutora já despertou o interesse por parte do departamento de investigação e desenvolvimento da Aeroprotechnik, empresa portuguesa de engenharia de inspecção aérea, que testou soluções para o retalho e para a agricultura com a tecnologia.
Drone com antenas em papel
Segundo o investigador, a empresa pretende fazer uso da tecnologia de impressão de circuitos com tinta condutora em UAV (veículo aéreo não tripulado), também conhecido por drone. Para prova de conceito e consequentes testes-piloto “usaram-se antenas RFID (identificação por radiofrequência) em papel/PET film, por serem leves, assim como também as etiquetas RFID ‘lowcost’ impressas em papel e outros substratos”.
Dos testes realizados, concluiu-se que a tecnologia é útil para a área do retalho, uma vez que permite “obter inventários e localização de objectos de uma forma autónoma”. A empresa usou um UAV com um leitor RFID UHF (Ultra High Frequency) embutido, com antenas “super leves” criadas com a tecnologia de impressão de tinta condutora. Com uma rota pré-programada, o drone percorreu, de forma autónoma ou pilotada, as duas vertentes testadas, as prateleiras de armazém e leu o ID (identificação) das etiquetas RFID, criadas com a impressão de tinta condutora. “O aparelho consegue enviar a informação para um sistema informático, conseguindo leituras de alguns metros”.
Os testes realizados para aplicação na agricultura, por sua vez, pretendiam recolher informações de humidade e temperatura da terra. Para tal, “foram colocados sensores ‘lowcost’ num terreno agrícola e, com a utilização de um drone com antenas, criadas a partir da tinta condutora, e um leitor embutido no aparelho, conseguiu-se recolher informação das zonas do campo agrícola, de uma forma autónoma”. O drone pré-programado, ao passar pelos sensores a alguns metros de distância, “recolhia a informação e enviava para a estação base com ligação a um sistema informático”.
Em suma, estes foram testes “realizados com sucesso”, sublinha Hugo, que pretende “aumentar a robustez do sistema, melhorando-o no sentido de funcionar em outros tipos de materiais”, além de papel e plástico. Apesar da impressão já estar estável, o circuito em papel é “muito menos robusto e tem um tempo de vida mais curto”, pelo que a pesquisa continuará, privilegiando a “redução dos preços das tecnologias e o aumento da eficiência da indústria”.
Circuito feito com a caneta
A par da pesquisa, o investigador materializou a tinta condutora numa caneta que, para já, é o único produto, desenvolvido a partir da tinta, que pode ser comercializado. O artigo poderá despertar o interesse, essencialmente, “de escolas” ou mesmo “aproveitado para kits didácticos”. Com a caneta, “uma criança ou qualquer pessoa facilmente consegue fazer a iniciação à electrónica de uma forma engraçada e didáctica”.
Hugo pensa ainda que a ideia pode cruzar-se com interesses a nível aeroespacial, como é o caso na NASA, que “está a criar aparelhos biodegradáveis para algumas missões espaciais como a Marte, por exemplo, onde não se quer poluir”.
A impressão de circuitos electrónicos em papel e outros materiais pode permitir a produção de drones biodegradáveis, que “depois de cumprirem a missão, o seu voo, vão se deteriorando sem contaminar o planeta, que pode e examinar sem libertar microrganismos da Terra ou outras origens”. O estudante revela ainda que “há algum interesse da aplicação da tecnologia em painéis solares”.
