Frank Gerwarth, Product Manager IT, 3D Printing, Foto/Video di reichelt elektronik, analizza le tecnologie attuali e la vision di reichelt in tema di miniaturizzazione dei componenti elettronici.
L'industria elettronica sta vivendo una rivoluzione silenziosa ma profonda: l’inarrestabile miniaturizzazione. Questo sviluppo non solo sta trasformando i dispositivi in forme sempre più piccole, potenti ed efficienti dal punto di vista energetico, ma sta anche aprendo scenari completamente nuovi.
Ad esempio, i sensori microscopici rendono possibili applicazioni innovative come la manutenzione predittiva, se integrati direttamente nelle macchine per monitorarne in tempo reale lo stato di funzionamento e prevenire i guasti. E questo è solo l'inizio.
In futuro la miniaturizzazione potrebbe agevolare l'integrazione dell'intelligenza artificiale (AI) direttamente nei dispositivi e nelle macchine o all’edge, senza dover passare dal cloud, espandendo così le possibili applicazioni per l'AI.
Applicazioni attuali della miniaturizzazione
I traguardi tecnologici raggiunti nella ricerca sui materiali, nella nanotecnologia e microelettronica, hanno accelerato la miniaturizzazione. L’importanza di questo sviluppo è particolarmente evidente nei settori in cui la mobilità e la precisione sono fondamentali:
- Manutenzione predittiva nell’industria: Grazie all'implementazione di sensori microscopici è possibile monitorare in tempo reale lo stato di funzionamento delle macchine. Questo permette di prevedere con precisione i guasti e di pianificare in modo efficiente la manutenzione, riducendo i tempi di fermo, eliminando i cicli di manutenzione ridondanti e risparmiando sui costi.
- Tecnologia diagnostica medica: La miniaturizzazione ha aperto possibilità completamente nuove nel campo della diagnostica, con la creazione di dispositivi indossabili e impiantabili. I dispositivi indossabili come smartwatch e smart ring monitorano, ad esempio, l'attività fisica e il sonno. Sono pratici e non ingombranti, ideali per l’uso nella vita quotidiana. I dispositivi impiantabili vanno oltre: mini-sensori registrano continuamente dati sulla salute, come i livelli di zucchero nel sangue o i battiti cardiaci, e li trasmettono direttamente a dispositivi esterni. Un esempio sono i monitor cardiaci impiantabili, che inviano segnali di allarme immediatamente in caso di irregolarità o i sistemi a ciclo chiuso per le persone con diabete. In questi casi, una pompa di insulina regola automaticamente la dose in base ai valori misurati dal sensore di misurazione del livello di glucosio nel sangue.
- Beni di consumo e dispositivi quotidiani: Dispositivi più piccoli e intelligenti, come smartwatch, cuffie intelligenti e dispositivi di elettronica di consumo connessi, sono diventati parte integrante della vita quotidiana. Le cuffie intelligenti si sono evolute in dispositivi multifunzionali: filtrano il rumore ambientale, permettono il controllo vocale e offrono un'alta qualità del suono in un design compatto. Nel campo dei dispositivi di elettronica di consumo connessi, la miniaturizzazione ha portato ad esempio alla creazione di altoparlanti e speaker appena più grandi di una tazza capaci di offrire però un suono tale da riempiere la stanza e che possono essere facilmente connessi con altri dispositivi domestici. Gli Smart Home assistant sono un altro esempio: discreti e abbastanza potenti da gestire il controllo delle luci, della temperatura e dei sistemi di sicurezza - tutti gestibili con controllo vocale e estremamente piccoli.
Le sfide poste da componenti più piccoli
Tutti i vantaggi sopra esposti sono accompagnati da nuove sfide. Man mano che i componenti diventano sempre più piccoli, i processi di produzione richiedono una precisione altissima. Sono necessarie tecniche di fabbricazione specializzate e macchine specifiche per produrre in modo affidabile componenti microscopici e questi sono spesso più costosi delle attrezzature standard.
Inoltre, è necessario utilizzare nuovi materiali che siano allo stesso tempo salvaspazio e robusti. La produzione su larga scala di componenti piccoli e altamente funzionali non solo richiede investimenti significativi in macchinari specializzati, ma anche il rispetto dei più alti standard di qualità. Anche le più piccole deviazioni nei processi di produzione possono compromettere la funzionalità, riducendo notevolmente la tolleranza ai guasti e richiedendo controlli di qualità approfonditi. Ciò rende la miniaturizzazione non solo una sfida tecnologica, ma anche investimenti economici notevoli.
Una visione del futuro: miniaturizzazione e AI di pari passo
Nonostante tutto, la miniaturizzazione è la strada per l'innovazione tecnologica. Un'area pionieristica, ad esempio, è l'edge computing, dove la potenza di calcolo viene trasferita dal cloud direttamente al dispositivo stesso. Questo consente ai dispositivi controllati dall'AI di prendere decisioni in tempo reale senza la necessità di una connessione internet. Ciò sta portando a un cambiamento verso l'Internet of Things (IoT), in cui i dispositivi intelligenti comunicano e interagiscono tra loro in modo autonomo. Le sinergie tra hardware miniaturizzati e software intelligenti stanno creando tecnologie più efficienti e potenti.
Il potenziale di questo sviluppo è enorme: dalla casa connessa ai sistemi di trasporto intelligenti e all'automazione industriale, la miniaturizzazione sta portando le possibilità applicative dell'AI a un livello superiore, aprendo la strada a una vasta gamma di nuove aree di applicazione. Grazie ai progressi tecnologici resi possibili dalla miniaturizzazione, le applicazioni AI sono sulla buona strada per diventare sempre più accessibili, versatili e, infine, onnipresen
