Leading a new path to industrialization

Innovation doesn’t only means new products or processes, but also finding new applications to existing skills, in completely different contexts. OMET has always followed this guideline for its growth, exploring today new worlds like printed electronics and nanotechnologies through collaborations with international universities and start-ups. Here we present a series of three articles dedicated to this innovative worlds, beginning today with the project with the ICI – Printability and Graphic Communications Institute in Canada.

Smart packaging, connected and interactive products, traceable goods, anti-counterfeiting features: tremendous efforts are currently invested by retailers and brand owners to improve, among others, brand image, shelf life and products monitoring, consumer experience and to reduce food waist . Billions of goods that transit in markets are targeted by this « smart » revolution that will, eventually, drastically change our way of consumption. For this purpose, smart features integrating for instance sensors or communicating devices need to be embedded in to the product, or the package itself in order to track, store and transmit specific information such as temperature logging, opening status, localisation, checking point of sail, giving additional marketing contents, etc.
So far, smart features (ex: lighting, communicating tags, temperature sensors, tamper-proof systems etc.) have been developed and commercialized but they are mostly used for luxury products, high added value goods and small series. Why? Because their manufacturing and integration costs remain too high to become economical for billions of goods and disposable packages. Printing technologies have a great potential to manufacture theses smarts features on flexibles substrates, in large series and at low cost. Technological limitations still remain and have delayed the true industrialization of these applications.

Therefore, The Printability and Graphic Communication (ICI) has been driving its efforts in research and development toward helping the printing industry to overcome these technical challenges, develop specific know-how and industrialise the production of smart and functional printed applications.
In this context, ICI invested in a Omet-Varyflex VF430 hybrid press 4 years ago with the financial support of the CFI (Canadian Foundation for Innovation) and the NRC (National Research Council Canada). OMET, showed also great interest to support ICI in this acquisition and collaborated with the Institute to make some modifications on the press to fit the requirements of functional printing. This polyvalent multi processes narrow web press aims, indeed, at supporting the research and development to prototype and scale-up new functional material and applications developed in academic or private laboratories or companies. In the past few years, ICI has successfully printed conductive materials and patterns for smart sensors or communicating device on this Varyflex. One of its greatest achievement is the industrialization of a fully printed 1.5 V or 3V flexible battery using flexography, screen-printing and lamination processes. Thanks to the collaborative work between ICI’s team and industrial partners from the Canadian printing industry, this low cost battery has risen the interest of big players in the flexible electronics and smart packaging market willing to find a low cost source of energy to power millions of smart applications. Results obtained from the trials on Varyflex can be directly exploited and transferred to the industrials partners who are now focusing on investing in a new printing line, manufacturing and commercializing the battery.

Thanks to a greater expertise in prototyping and functional printing, ICI has developed important channels of collaboration with the universities across Canada. It is for instance involved in the U-Fame Project (6.8 millions $CA from CFI) with Polytechnique Montréal which focuses on developing, manufacturing and analysing new printed communication devices using radiofrequency technology. ICI is also part of the NSERC Green Electronics Network (‘GreEN’, 8 millions $CA) since summer 2018. In this Pan-Canadian network, 13 universities, 1 college, 20 researchers and more than 20 companies will collaborate to develop a new generation of printed electronics applications with more sustainable materials and manufacturing processes. With the support of its infrastructure, ICI will play a central role to assist and train researchers and students to formulate new printable green materials to make them viable on large-scale roll-to-roll equipment.
Building on this momentum, ICI will continue to exploit and increase the potential of the Varyflexl with the collaboration of OMET. By the end of 2018, additional printing and drying units will be added. Other technologies far from the conventional printing equipment (i.e. sintering, robotics, etc.) may be also considered to increase the versatility for hybrid electronics manufacturing. There is no doubt that the Varyflex has yet a long life ahead to support innovation and lead the path to new industrial high tech printed products!

Thanks to ICI Institute for collaboration and permission to publish this article


Un nuovo percorso verso l’industrializzazione

Innovazione non è solo concepire nuovi prodotti o processi, spesso è saper applicare competenze esistenti a contesti completamente differenti. OMET ha sempre seguito questa direttrice per la sua crescita, arrivando oggi ad esplorare mondi nuovi come quello dell’elettronica stampata e delle nanotecnologie, attraverso la collaborazione con istituti universitari internazionali e il sostegno a start-up del settore. A questi nuovi progetti è dedicata una serie di tre articoli che inizia oggi con il progetto attivato con l’ICI – Printability and Graphic Communications Institute in Canada.

Smart packaging, prodotti connessi e interattivi, merce rintracciabile, elementi anticontraffazione: in questo momento vengono compiuti numerosissimi sforzi da parte di distributori e proprietari di marchi per migliorare, tra gli altri, l’immagine di un brand, la data di scadenza e il monitoraggio dei prodotti, l’esperienza del consumatore e in definitiva ridurre lo spreco di cibo. I miliardi di merci che transitano nei mercati sono l’obiettivo di questa rivoluzione smart che forse cambierà drasticamente il nostro stile di consumo. A questo scopo, le funzionalità intelligenti (smart) integrano ad esempio sensori o dispositivi comunicanti inseriti nel prodotto o nel packaging stesso al fine di monitorare, archiviare e trasmettere informazioni specifiche quali la registrazione della temperatura, lo stato di apertura, la localizzazione, contenuti di marketing aggiuntivi, ecc.
Fino ad ora, queste caratteristiche intelligenti (es: illuminazione, tag di comunicazione, sensori di temperatura, sistemi antimanomissione, ecc.) sono state sviluppate e commercializzate, ma sono per lo più utilizzate per prodotti di lusso, beni ad alto valore aggiunto e serie limitate. Perché? Perché i loro costi di produzione e di integrazione rimangono troppo alti per diventare economici per miliardi di merci e pacchetti monouso. Le tecnologie di stampa hanno un grande potenziale per la produzione di queste caratteristiche smart su substrati flessibili, in grandi serie e a basso costo. Ma rimangono delle limitazioni tecnologiche che hanno ritardato la vera industrializzazione di queste applicazioni.

Per questo, l’istituto canadese Printability and Graphic Communication (ICI) ha condotto i suoi sforzi nella ricerca e nello sviluppo per aiutare il settore della stampa a superare queste sfide tecnologiche, sviluppare un know-how specifico e industrializzare la produzione di applicazioni stampate intelligenti e funzionali.
In questo contesto, 4 anni fa l’ICI ha investito su una macchina da stampa ibrida OMET Varyflex VF430 con il sostegno finanziario del FCI (Canadian Foundation for Innovation) e del CNR (National Research Council Canada). OMET ha mostrato anche grande interesse a sostenere l’ICI in questo investimento e ha collaborato con l’Istituto per apportare alcune modifiche sulla macchina da stampa per adattarsi alle esigenze della “stampa funzionale”. Questa macchina a nastro stretto polivalente e multi-processo mira, infatti, a sostenere la ricerca e lo sviluppo di prototipi e potenziare nuovi materiali e applicazioni sviluppate in laboratori accademici, privati o aziende. Negli ultimi anni, l’ICI ha stampato con successo sulla Varyflex materiali conduttivi e modelli per sensori intelligenti e dispositivi di comunicazione. Uno dei suoi più grandi risultati è l’industrializzazione di una batteria flessibile completamente stampata da 1,5 V o 3V utilizzando flessografia, serigrafia e processi di laminazione. Grazie al lavoro collaborativo tra il team di ICI e i partner industriali del settore della stampa canadese, questa batteria a basso costo ha attratto l’interesse dei grandi protagonisti dell’elettronica flessibile e del mercato degli imballaggi smart, alla ricerca di una fonte a basso costo di energia per alimentare milioni di applicazioni smart. I risultati ottenuti dalle prove sulla OMET Varyflex possono essere direttamente sfruttati e trasferiti ai partner industriali che si stanno ora concentrando sull’investimento in una nuova linea di stampa per la produzione e commercializzazione della batteria.

Grazie ad una maggiore esperienza nella prototipazione e nella stampa funzionale, ICI ha sviluppato importanti canali di collaborazione con le Università di tutto il Canada. È per esempio coinvolto nel progetto U-fame (6,8 milioni $CA da CFI) con il Politecnico di Montréal, che si concentra sullo sviluppo, sulla produzione e sull’analisi di nuovi dispositivi di comunicazione stampata utilizzando la tecnologia a radiofrequenza.
L’ICI fa anche parte della NSERC Green Electronics Network (‘ GreEN ‘, 8 millions $CA) dall’estate 2018. In questa rete pan-canadese, 13 università, 1 college, 20 ricercatori e più di 20 aziende collaboreranno per sviluppare una nuova generazione di applicazioni elettroniche stampate con materiali più sostenibili e processi produttivi. Con il sostegno delle sue infrastrutture, l’ICI svolgerà un ruolo centrale per assistere e formare ricercatori e studenti a elaborare nuovi materiali ecologici stampabili per avviarli su attrezzature roll-to-roll su larga scala.
Seguendo questo trend, l’ICI continuerà a sfruttare e ad accrescere le potenzialità della Varyflex con la collaborazione della OMET. Entro la fine del 2018, verranno aggiunte ulteriori unità di stampa e asciugatura. Altre tecnologie, lontane dalle apparecchiature di stampa convenzionali (cioè sinterizzazione, robotica, ecc.) potrebbero essere valutate anche per aumentarne la versatilità ai fini della produzione di elettronica ibrida. Non c’è dubbio che la Varyflex ha ancora una lunga vita davanti per sostenere l’innovazione e condurci sul percorso di nuovi prodotti industriali stampati ad alta tecnologia!

Thanks to ICI Institute for collaboration and permission to publish this article