Hydrographics Electronics: Functionalize any 3D Surface

Abstract

Um novo método de fabricação e transferência de circuitos impressos é introduzido. Este método permite a impressão digital de caminhos condutores sobre vários tipos de superfícies, incluindo papel de tatuagem e papel de transferência de água. Além disso, são introduzidos novos tipos de materiais e processos para a fabricação de tais circuitos (patente nos EUA preenchida).Para além disso, e inspirado em tatuagens temporárias para crianças, conseguimos produzir circuitos que podem ser transferidos para o corpo humano com o objectivo de bio-monitorização através de bio-substâncias encontradas na pele humana. Como estudo de caso, mostramos eléctrodos eletromiográficos (EMG) transferidos sobre pele humana e que permitem o reconhecimento do gesto das mãos humanas através da monitorização dos músculos do antebraço.Também inspirados na técnica de impressão hidro-gráfica, mostramos que circuitos podem ser transferidos para objectos com formas tridimensionais. A impressão hidro-gráfica está a tornar-se um método popular para transferir gráficos em várias partes e superfícies, especialmente para melhorar a estética de automóveis. Mostramos como circuitos eléctricos podem ser transferidos para essas mesmas partes e superfícies. No estudo de caso, dois circuitos foram apresentados, uma parte de um headphone que é activada ao pressionar botões impressos para controlar o volume da música, e uma peça para uma mão robótica foi actualizada com botões impressos e um LED RGB como interface para o controlo da mesma.O processo, a composição do material e os resultados são apresentados nesta dissertação.

A novel method for fabrication and transfer of printed circuits is introduced. This method allows digital printing of conductive traces over various surfaces, including tattoo paper and water transfer paper. In addition, a novel material composition and process is introduced for fabrication of such circuits (pro-visionary US Patent filed). Moreover, and inspired from children temporary tattoos, we produced circuits that can be transferred over the human body for bio-monitoring through measurement of bio-potentials over the epidermis layer of the human skin. As a case study, we show an electromyography (EMG) electrodes transferred over a volunteer skin which allows human hand gesture recognition through monitoring of the forearm muscles.Also inspired from the hydro-graphics printing technique, we showed circuits that can be transferred on three dimensional shapes. Hydro-graphics printing is recently becoming a popular method for transferring graphics over various parts, specially for car aesthetics. Here, we showed how electronics circuits can be transferred to such parts. As case study two circuits were presented, a headphone part was activated with touch buttons to control music volume and a 3D printed back-shell of a prosthetic hand was also updated with tactile buttons as human input and a RGB LED as the human interface.The process, material composition and results are presented in this dissertation.