Pakkaus tuntee sisältönsä
Tulevaisuuden elektroniikka syntyy yhtä halvalla kuin mikä tahansa painotuote ja tuo kaupan hyllyyn aivan uutta eloa.
Elektroniikkaa käytetään jo pakkausten ehostamiseen. On silmää vilkuttavia rommipulloja, puhuvia pizzalaatikoita ja ötökkäsuihkeita, joiden sähköisesti varautuneet hiukkaset jahtaavat itikoita. Lääkepurkki voi pitää kirjaa sisällöstään ja muistuttaa, jos pillereitä ei ole otettu ajallaan. Myös kännykän kuorien värin ja kuvioinnin voi vaihtaa lennossa.
Uusien painotekniikoiden käyttäminen alentaa piirien valmistuskustannuksia jopa 99 prosenttia, jolloin niistä tulee kertakäyttöisiä ja pakkausten mukana poisheitettäviä.
Painettava elektroniikka on monimutkainen kokoelma erilaisia tekniikoita sekä orgaanista ja epäorgaanista kemiaa. Periaatteena on, että eri ainesosat lisätään alustalle kerros kerrokselta toisin kuin piipohjaisessa tekniikassa, jossa lisättyjä kerroksia etsaamalla jätetään halutut rakenteet alustalle.
Yhden ainoan komponentin painamiseen saatetaan tarvita useita eri painotekniikoita ja koneita, mutta kun linja on saatu toimimaan, tuotteita valmistuu tuhansia sekunnissa.
Pienin perinteisellä tekniikalla painettava viivanleveys on kymmenen mikrometriä. Erikoisemmilla painotekniikoilla ja esimerkiksi laserablaatiolla päästään alle mikrometrin viivanleveyksiin. Tarkkuudessa ja suorituskyvyssä jäädään vielä roimasti perinteiselle piielektroniikalle, mutta tavoitteena onkin, ettei älyn lisääminen nostaisi tuotteen hintaa kuin sentillä.
Äly korvaa pienen präntin
Nykyisin painetun elektroniikan merkittävin sovellusalue on biologiset indikaattorit. Pakkauksessa voi olla happianturi, joka kavaltaa sen tulleen avatuksi. Lämpöanturi voi ilmaista kylmäketjun katkeamisen. Ensimmäisenä näitä indikaattoreita käytetään kalliiden tuotteiden, kuten kosmetiikan, lääkkeiden ja sähköisten laitteiden valvontaan.
Seuraavassa vaiheessa elektroniikka tuo pakkauksiin käyttöliittymän. Esimerkiksi lääkepurkki voi värähdellä kännykän tavoin tai vaihtaa väriä, kun on aika ottaa lääke. Pakkaus voi viestiä monin tavoin viihdyttäen terveitä, mutta samalla tukien niitä, joiden on vaikea lukea heikentyneen näkökyvyn tai tärisevien käsien vuoksi.
Rullaava isokokoinen teksti on normaalinäköisellekin miellyttävämpi kuin jatkuvasti pienenevä kirjasinkoko, kun pakkaukseen pyritään sisällyttämään kaikki säädösten määräämä tieto.
Pakkaukset voivat sisältää elektronisia lisukkeita, kuten aikoinaan monet muropakkaukset sisälsivät pieniä muovileluja. Ne voivat myös toimia yhteistyössä kännyköiden ja tietokoneiden kanssa.
Elektroniikalla voidaan myös lisätä pakkaukseen toimintoja, joista on hyötyä tuotteen käytössä. Esimerkiksi Duracell on jo painanut pattereiden myyntipakkaukseen paristotesterin. Riisipaketti puolestaan voisi sisältää kellon, johon on valmiiksi asetettu oikea kiehumisaika.
Suomi on alan kärjessä
Suomessa älypainamista on tutkittu pitkään. Paperiyhtiöt Stora Enso ja UPM ovat aktiivisia, ja erityisesti Oulun VTT on maailmalla saanut tunnustusta. VTT:n asiakaspalvelupäällikön Markku Känsäkosken mukaan työkalut ovat valmiina ja tekniikalle haetaan nyt kaupallisia sovelluksia.
Hän pitää laitoksensa merkittävimpänä saavutuksena rullalle tulostettua oled-näyttöä. 30 sentin levyisen näytön pituutta rajaa ainoastaan kalvorullan pituus, joka oli 75 metriä.
Toinen merkittävä saavutus on biopolttokenno, joka tuottaa sähköä sokerista käyttäen entsyymejä katodina ja anodina. Testeissä kenno on tuottanut kymmenen mikroampeerin virran ja jaksanut syöttää sitä Biltema-tyyppiselle lämpömittarille parin päivän ajan.
Painettavan elektroniikan kallein osa on Känsäkosken mukaan yllättäen elektroniikkaa suojaava kalvo, joka maksaa noin kymmenen euroa neliöltä. Itse piirit maksavat tästä vain murto-osan.
Rfid-tarroja ei Känsäkosken näkemyksen mukaan voida toteuttaa painotekniikalla ainakaan viiteen vuoteen: ”Valmistajat ovat joutuneet työntämään suunnitelmiaan kauemmas”. Transistorien määrä on liian suuri, mutta erityisen vaikeaa on riittävän hyvin johtavan antennin painaminen. Erikoismateriaaleilla se onnistuu, mutta niiden ongelmana on kierrätys. Älykkäät pakkaukset pitäisi voida kierrättää tavallisen pahvin mukana, ei elektroniikkaromuna.
Avatarit kokoustavat reaalimaailmassa
■ VTT on kehittänyt Tekesin Tila-ohjelman puitteissa virtuaalisen neuvotteluympäristön, joka kokoaa virtuaaliset avatarit ja fyysiset osallistujat samaan tilaan. Järjestelmä on toteutettu Second Lifen, datalasien ja kameroiden avulla. Se seuraa oikeiden ihmisten liikkeitä ja kopioi ne virtuaalisten avatarin liikkeiksi. Sillä voi myös liikutella virtuaalisia esineitä.
Jokaisen osallistujan yläpuolella on kamera, joka jäljittää kehon liikkumisen. Liikkeet peilautuvat liikkeentunnistuksen kautta virtuaalimaailmassa henkilöitä edustaville avatarille.
Järjestelmässä mallinnetaan kokoushuone Second Lifeen, johon kokouksen virtuaaliset osallistuvat saapuvat avatareina. Fyysiset osallistujat pukevat päälleen datalasit, jotka piirtävät avatarit yhteisen todellisen neuvottelupöydän ääreen. Datalasit seuraavat käyttäjän katseen suuntaa ja toistavat sen pään kääntämisenä Second Lifeen rakennetussa huoneessa. Ympäristön rakentamiseen kuluu vain viisi minuuttia.
Digihydrauliikka säästää polttoainetta
■ Digihydrauliikalla voidaan säästää jopa 80 prosenttia traktoreiden, metsäkoneiden ja maansiirtokaluston polttoainekuluista, laskee Tampereen teknillisen korkeakoulun dosentti Matti Linjama. Tukin nostaminen ja laskeminen lavalle vaatii ruohonleikkurin moottorin verran tehoa, mutta käytännössä konetta pyörittää 40 kilowatin dieselmoottori. Kun maapallolla on jatkuvasti käynnissä noin kolme miljoonaa työkonetta, tehoa hukkaantuu 120 gigawattia.
Digitaalisella ohjauksella ja toimilaitteilla voidaan säästää energiaa ja ottaa sitä talteen esimerkiksi kuormaa laskettaessa ja jarrutettaessa. Sen myötä työkoneista voidaan myös jättää paljon osia pois. Tuloksena on edullisempi ja kevyempi kone, joka kuluttaa vähemmän polttoainetta. Hydrauliikkaa ohjataan yhden venttiilin sijaan 40 erisuuruisella sormenpään kokoisella venttiilillä, joiden sopivalla yhdistelmällä saadaan aina juuri oikea teho.
Digitaalihydrauliikka on myös uusi tapa toteuttaa hybridiautoja. Paineakkuihin voidaan säilöä jarrutuksista ja iskunvaimentimista vapautuvaa energiaa, ja ne ovat teho-paino-suhteeltaan huomattavasti edullisempia kuin sähköakut.
Valo osoittaa tietä kaapelitekniikassa
■ Tiedonsiirtonopeuden kasvaessa kuparijohdot lyhenevät ja paksunevat. Intel tarjoaa uudeksi oheislaiteliitännäksi sataan metriin kantavaa joustavaa ja ohutta valokuitua. Light Peek -tekniikalla saavutetaan jo kymmenen gigabitin sekuntinopeus, ja ensi vuosikymmenellä nopeus nousee yli sataan gigabittiin.
Liitännän kautta voitaisiin kytkeä mikroon tai kämmenlaitteeseen esimerkiksi näyttöjä, kameroita, kuluttajaelektroniikkaa, kiintolevyjä ja telakointiasemia. Yksi liitäntä palvelisi eri protokollilla kaikkia laitteita.
Edullisia infrapunalasereita hyödyntävässä Light Peek -moduulissa on kaksi lähetintä ja vastaanotinta. Liitännän kautta ei voi syöttää virtaa, mutta ehkä langaton sähkönsiirto kypsyy samaan aikaan tämän tekniikan kanssa.
