Diseño e implementación de un sistema de extrusión directa en una impresora 3D cartesiana para tintas conductivas aplicado en la generación de circuitos impresos flexibles

Abstract

El presente trabajo tiene como objetivo el diseño, construcción e implementación de una impresora 3D de tintas conductivas para la fabricación de circuitos impresos flexibles (PCBs). La investigación aborda la adaptación de un sistema de extrusión basado en jeringa para la deposición de tinta conductiva, asegurando alta precisión en la replicación de diseños electrónicos. Para evaluar el desempeño del sistema, se realizaron diversas pruebas técnicas, incluyendo la prueba de dimensiones, prueba de repetibilidad, prueba de material, prueba de resistividad de la tinta y prueba de funcionalidad. Los resultados obtenidos muestran que la impresora mantiene una precisión dimensional dentro de un margen de error de ±0.06 mm y una variabilidad baja en la repetición de patrones. Además, la adherencia de la tinta conductiva fue significativamente mejor en lámina de acetato en comparación con papel, validando la idoneidad de este sustrato para la fabricación de PCBs. En la prueba de resistividad, se verificó que la conductividad de las pistas impresas está dentro de un rango aceptable, dependiendo del grosor de la línea. La prueba de funcionalidad permitió la fabricación de un circuito básico para encender un LED, confirmando la operatividad de la impresora en la creación de circuitos funcionales. El análisis de costos indica que la implementación del sistema tuvo un costo total de $1,168.00, incluyendo componentes electrónicos, materiales y costos indirectos. Este resultado demuestra que la tecnología propuesta es viable y representa una alternativa accesible para la fabricación rápida y personalizable de PCBs.

Finalmente, se concluye que la impresora 3D de tintas conductivas desarrollada es una solución innovadora y eficiente para la producción de circuitos electrónicos flexibles. Se recomienda continuar con investigaciones orientadas a mejorar la formulación de la tinta conductiva, optimizar el sistema de extrusión y ampliar la aplicabilidad del equipo en la industria electrónica.