Coisas importantes para saber:
- Evolução da produção em massa: A transição do furo passante para a montagem em superfície tecnologia reduziu significativamente o tamanho e o custo dos produtos eletrônicos, permitindo a produção em massa e a distribuição global.
- Preocupações ambientais e éticas: A indústria eletrónica enfrenta desafios relacionados com o lixo eletrónico, danos ambientais decorrentes da extração de matérias-primas e questões éticas nos locais de produção.
- Potencial de fabricação localizada: Tecnologias emergentes como a impressão 3D poderiam descentralizar a produção, reduzindo o impacto ambiental e promovendo as economias locais.
- Facilitadores Tecnológicos: Os avanços na impressão 3D, na eletrônica impressa, na usinagem CNC e na gravação a laser são fundamentais para concretizar a visão de microfábricas e práticas de fabricação sustentáveis.
O modelo padrão de produção em massa e escala de operação permitiu que a eletrónica se tornasse incrivelmente barata e amplamente disponível, mas à medida que novas tecnologias de produção, como o 3D, ganham popularidade, será que a produção se tornará mais descentralizada? Que desafios a indústria eletrônica enfrenta em relação à fabricação e distribuição? Poderia a produção localizada tornar-se popular e que tecnologias permitiriam esse futuro?
Os desafios modernos enfrentados pela eletrônica
Desde a introdução da indústria electrónica, está bem estabelecido que, para que a electrónica seja económica e acessível, precisa se tornar tão pequeno quanto possível e fabricado em escala. Os primeiros componentes, sendo passantes, exigiam milhares de trabalhadores especializados na linha de produção para alimentar os componentes através de PCBs, soldar as pernas e remover o excesso de cabos dos componentes, e esse método de produção dificultou a fabricação em grande escala.
Quando a tecnologia de montagem em superfície surgiu, o tamanho dos PCBs diminuiu rapidamente, o que não apenas tornou sua produção mais barata, mas também permitiu projetos mais complexos. Mas foi a introdução do pick and place que realmente permitiu que a eletrônica se tornasse muito mais acessível.
Finalmente, a natureza em grande escala das peças pick and place e de montagem em superfície, combinada com a padronização industrial e o uso de componentes comuns, resultou em uma indústria que pode se expandir rapidamente, escalar rapidamente e alcançar mercados em todo o planeta. Para se ter uma ideia, bobinas inteiras de capacitores e resistores contendo milhares de componentes podem ser compradas por dólares, muitos microcontroladores estão agora na faixa de centavos, e o uso generalizado de SoCs está permitindo que projetos sejam imensamente complexos, embora permaneçam extremamente pequenos em tamanho.
A espada de dois gumes da produção em massa em eletrônicos
Mas, apesar de todas as vantagens proporcionadas pela produção em massa de produtos eletrónicos, há uma série de questões que continuam a atormentar a indústria. A natureza em grande escala da fabricação de eletrônicos e o custo obscenamente baixo dos componentes incentivaram uma sociedade descartável, resultando em dispositivos perfeitamente utilizáveis que chegam aos aterros sanitários.
Esta produção global de lixo eletrônico não é apenas economicamente um desperdício mas também está a contribuir para graves danos ambientais. Apesar dos componentes modernos raramente conterem compostos nocivos (como chumbo e cádmio), há uma enorme quantidade de lixo eletrônico do passado e do presente que contém, e quando esses resíduos são descartados de forma inadequada (seja através de aterro ou incineração), estes compostos são liberados no meio ambiente, o que pode poluir o ar e as fontes de água subterrânea.
O consumo em grande escala de produtos eletrónicos também está a introduzir desafios no que diz respeito à produção de CO2 e aos danos ambientais causados pela extração de matérias-primas. Simplificando, para que os eletrônicos permaneçam baratos, eles precisam ser produzidos aos milhões, e isso exige que grandes quantidades de materiais sejam adquiridas, extraídas e processadas.
Considerando que muitas destas minas são encontradas em países em desenvolvimento, muitas vezes há pouco cuidado com o meio ambiente, o que muitas vezes leva a danos duradouros nas áreas locais. Como estes minerais serão frequentemente processados no local onde são extraídos, a utilização de processos prejudiciais ao ambiente prejudica ainda mais o ambiente local e o clima em geral.
Preenchendo a lacuna: do impacto ambiental aos desafios da reciclagem
completa solução potencial é reciclar eletrônicos, mas é muito mais fácil falar do que fazer. Para começar, tentar descartar circuitos para peças pode ser difícil se eles forem construídos a partir de peças SMD devido ao seu tamanho extremamente pequeno e ao fato de que novas peças SMD são extremamente baratas (tornando assim a recuperação de componentes antieconômica). Em segundo lugar, como os circuitos exigem frequentemente um certo grau de fiabilidade, o facto de os componentes usados não poderem fornecer as mesmas garantias que as peças novas podem significar que simplesmente não são adequados para novos designs.
A extração de metais preciosos de PCBs é possível, mas como envolve o uso de compostos extremamente corrosivos, aqueles que reciclam Os PCBs precisam ter o máximo cuidado. Esses processos também exigem muito trabalho manual, separando os componentes da placa, isolando as peças com metais preciosos e as inúmeras etapas químicas envolvidas. Assim, a extração de metais preciosos só é económica quando feita em grande escala.
Dos obstáculos à reciclagem às preocupações de segurança: navegando no cenário complexo
Outro desafio enfrentado pela electrónica moderna é que, como muitos dispositivos são frequentemente fabricados no Extremo Oriente, pode ser difícil garantir a segurança e a privacidade desses dispositivos. Por exemplo, milhões de dispositivos IoT domésticos inteligentes são produzidos por fabricantes chineses todos os anos, e a natureza de baixo custo destes dispositivos torna-os altamente desejáveis, especialmente nas actuais crises de custo de vida.
O Mercado Pago não havia executado campanhas de Performance anteriormente nessas plataformas. Alcançar uma campanha de sucesso exigiria é provável que esses dispositivos carregam acesso backdoor, ou possuem hardware/software oculto para realizar ataques remotos (algo em que se sabe que o Partido Comunista Chinês está envolvido). Além disso, os dados recolhidos por estes dispositivos são provavelmente armazenados em servidores chineses, aos quais o governo chinês sem dúvida tem acesso (algo que o governo chinês introduziu por lei).
Resumindo tudo isto, a indústria eletrónica beneficiou enormemente das técnicas de produção em grande escala, mas, ao fazê-lo, o ambiente continua a enfrentar dificuldades, os dispositivos eletrónicos não são fáceis de reciclar e grandes quantidades de produção são feitas em locais distantes que podem não têm os melhores direitos de obras, práticas de fabricação inadequadas e violação dos direitos do consumidor.
A fabricação localizada poderia ser a solução?
Ao observar como funcionam as forças de mercado e os processos industriais, pode ser difícil imaginar qualquer outra topologia de produção além daquela que atualmente domina o mundo; produção em massa em grandes instalações. No entanto, o surgimento de novas tecnologias, como a impressão 3D, poderá em breve mudar tudo isto, essencialmente tornando a fabricação um processo descentralizado.
A ideia por trás da fabricação local miniaturizada é que, em vez de ter todos os produtos produzidos em uma fábrica e depois enviados para todo o mundo, os dispositivos são fabricados onde necessário, utilizando tecnologias que podem facilmente produzir peças em escala individual (em oposição a grande escala). . Um local deste tipo também seria ideal para a reciclagem de lixo eletrónico, onde os dispositivos podem ser comercializados, recuperados e transformados de forma sustentável em matérias-primas que podem ser utilizadas noutros produtos.
Prevendo um Futuro Sustentável: O Papel da Fabricação Localizada e da Reciclagem
Por exemplo, capas de telefone antigas feitas de plástico reciclado poderiam ser trituradas e transformadas em filamentos que poderiam ser usados para fazer novas capas. O mesmo pode ser feito para smartphones, onde os principais componentes podem ser extraídos (processador, memória e tela) e o restante do dispositivo devidamente reciclado.
É claro que tal microfábrica exigiria uma mudança fundamental na forma como os engenheiros desenvolvem produtos. Em vez de depender de projetos complexos e únicos, os dispositivos teriam que ser construídos a partir de peças comumente usadas que pudessem ser facilmente encaixadas. No caso dos smartphones, os futuros dispositivos teriam que utilizar um conector único que funcionasse para todos os tamanhos de tela (semelhante a um micro HDMI) e uma arquitetura comum na placa-mãe.
Essas microfábricas também ajudariam a capacitar as áreas locais, especialmente aquelas que são remotas. Em vez de precisar enviar dispositivos a milhares de quilômetros de distância, seria possível construir um produto do zero. Como os materiais reciclados seriam mantidos no local da microfábrica, o impacto ambiental do consumo seria mínimo, ao mesmo tempo que forneceria os serviços exactos de que os habitantes locais necessitam.
Que tecnologias poderiam capacitar esse futuro?
Com o estado atual da tecnologia, a ideia de uma microfábrica é mais um sonho do que uma realidade, mas isso não quer dizer que o conceito esteja longe de ser concretizado.
A tecnologia mais proeminente para capacitar esse futuro é a impressão 3D, e isto se deve à sua capacidade de produzir qualquer formato sem a necessidade de moldes ou maquinaria pesada complexa. Como a impressão 3D pode ser utilizada com uma vasta gama de materiais reciclados, é ideal para utilização num centro de reciclagem local, triturando materiais antigos e transformando-os em pellets e/ou filamentos.
Além disso, Porque Impressoras 3D podem imprimir vários materiais simultaneamente, eles podem ser usados para criar designs complexos, com componentes impressos diretamente nas partes internas de uma caixa (como uma antena).
Avanços na impressão 3D e na eletrônica impressa: pioneiros no futuro das microfábricas
Outra tecnologia importante que beneficiará as microfábricas é a eletrônica impressa. Semelhante às impressoras 3D, eletrônicos impressos são circuitos que podem ser feitos inteiramente a partir de tecnologias de impressão tradicionais (como impressoras jato de tinta). Ao contrário das impressoras 3D, os eletrônicos impressos podem ter detalhes extremamente pequenos, o que os torna ideais para imprimir componentes passivos em projetos complexos. No entanto, estão sendo feitos trabalhos para produzir semicondutores usando o mesmo processo, o que significa que poderá ser possível criar circuitos funcionais, todos a partir de tintas imprimíveis.
Os CNCs são outro método de produção que ajudará a realizar microfábricas e, embora essas máquinas existam há décadas, só recentemente se tornaram extremamente acessíveis. Em vez de pagar milhares de dólares por uma única unidade, será possível ter muitas máquinas menores que poderão trabalhar simultaneamente em projetos individuais.
Mesmo gravações a laser estão se tornando mais baratas, que são extremamente úteis para a fabricação. No entanto, ao contrário dos CNCs que usam fresas mecânicas, os cortadores a laser são muito mais fáceis de automatizar, podem produzir peças muito mais rapidamente e são perfeitos para produções de pequena e média escala.
Embora estas não sejam todas as tecnologias que ajudarão a capacitar as microfábricas, elas demonstram que a produção em pequena escala é perfeitamente possível e pode muito bem tornar-se uma topologia desejada para futuros engenheiros.