De nos jours, l'un des plus grands problèmes liés à la fabrication de capteurs électroniques est l'accumulation d'électrodes efficaces comme moyen alternatif aux processus coûteux, complexes et à plusieurs étapes requis par les techniques traditionnelles. L'électronique imprimée apparaît comme une alternative intéressante pour remplir cette tâche en raison de la simplicité et de la rapidité d'estampage des électrodes sur diverses surfaces. Dans ce contexte, l'impression 3D Fused Deposition Modeling est une technologie émergente, rentable et alternative pour fabriquer des structures complexes qui potentialisent plusieurs domaines avec des idées plus créatives et de nouveaux matériaux pour un prototypage rapide des dispositifs. Nous montrons ici la fabrication d'électrodes interdigitées à l'aide d'une imprimante 3D CoreXY maison standard utilisant des filaments PLA transparents et à base de graphène. Les électrodes imprimées en macro 3D ont été facilement assemblées en 6 minutes avec une reproductibilité exceptionnelle. Les électrodes ont également été fonctionnalisées avec différents films minces nanostructurés via une technique de revêtement par immersion couche par couche pour développer une configuration de langue électronique imprimée en 3D. Comme preuve de concept, la langue électronique imprimée a été appliquée à l'analyse des sols. Un échantillon de sol témoin a été enrichi avec plusieurs macro-nutriments pour les plantes (N, P, K, S, Mg et Ca) et la discrimination a été faite par spectroscopie d'impédance électrique de la solution aqueuse des échantillons de sol. Les données ont été analysées par analyse en composantes principales et le capteur imprimé en 3D a clairement distingué tous les échantillons enrichis malgré la complexité de la composition chimique du sol. La langue électronique imprimée en 3D utilisée avec succès dans l'analyse des sols encourage de nouveaux investissements dans le développement de nouveaux outils sensoriels pour l'agriculture de précision et d'autres domaines exploitant la simplicité et la flexibilité offertes par les techniques d'impression 3D.

Hoy en día, uno de los mayores problemas abordados en la fabricación de sensores electrónicos es la construcción de electrodos eficientes como una forma alternativa a los procesos costosos, complejos y de múltiples etapas requeridos por las técnicas tradicionales. La electrónica impresa surge como una alternativa interesante para cumplir con esta tarea debido a la simplicidad y velocidad para estampar electrodos en varias superficies. En este contexto, la impresión 3D Fused Deposition Modeling es una tecnología emergente, rentable y alternativa para fabricar estructuras complejas que potencia varios campos con ideas más creativas y nuevos materiales para una rápida creación de prototipos de dispositivos. Mostramos aquí la fabricación de electrodos interdigitados utilizando una impresora 3D CoreXY casera estándar que utiliza filamentos de Pla transparentes y a base de grafeno. Los electrodos impresos en macro 3D se ensamblaron fácilmente en 6 minutos con una reproducibilidad excepcional. Los electrodos también se funcionalizaron con diferentes películas delgadas nanoestructuradas mediante la técnica de recubrimiento por inmersión capa por capa para desarrollar una configuración de lengua electrónica impresa en 3D. Como prueba de concepto, la lengua electrónica impresa se aplicó al análisis de suelos. Se enriqueció una muestra de suelo de control con varios macronutrientes para las plantas (N, P, K, S, Mg y Ca) y la discriminación se realizó mediante espectroscopia de impedancia eléctrica de la solución acuosa de las muestras de suelo. Los datos se analizaron mediante análisis de componentes principales y el sensor impreso en 3D distinguió claramente todas las muestras enriquecidas a pesar de la complejidad de la composición química del suelo. La lengua electrónica impresa en 3D utilizada con éxito en el análisis de suelos fomenta nuevas inversiones en el desarrollo de nuevas herramientas sensoriales para la agricultura de precisión y otros campos que explotan la simplicidad y flexibilidad que ofrecen las técnicas de impresión en 3D.

Nowadays, one of the biggest issues addressed to electronic sensor fabrication is the build-up of efficient electrodes as an alternative way to the expensive, complex and multistage processes required by traditional techniques. Printed electronics arises as an interesting alternative to fulfill this task due to the simplicity and speed to stamp electrodes on various surfaces. Within this context, the Fused Deposition Modeling 3D printing is an emerging, cost-effective and alternative technology to fabricate complex structures that potentiates several fields with more creative ideas and new materials for a rapid prototyping of devices. We show here the fabrication of interdigitated electrodes using a standard home-made CoreXY 3D printer using transparent and graphene-based PLA filaments. Macro 3D printed electrodes were easily assembled within 6 minutes with outstanding reproducibility. The electrodes were also functionalized with different nanostructured thin films via dip-coating Layer-by-Layer technique to develop a 3D printed e-tongue setup. As a proof of concept, the printed e-tongue was applied to soil analysis. A control soil sample was enriched with several macro-nutrients to the plants (N, P, K, S, Mg and Ca) and the discrimination was done by electrical impedance spectroscopy of water solution of the soil samples. The data was analyzed by Principal Component Analysis and the 3D printed sensor distinguished clearly all enriched samples despite the complexity of the soil chemical composition. The 3D printed e-tongue successfully used in soil analysis encourages further investments in developing new sensory tools for precision agriculture and other fields exploiting the simplicity and flexibility offered by the 3D printing techniques.

في الوقت الحاضر، تتمثل إحدى أكبر المشكلات التي يتم تناولها في تصنيع أجهزة الاستشعار الإلكترونية في تراكم الأقطاب الكهربائية الفعالة كطريقة بديلة للعمليات المكلفة والمعقدة والمتعددة المراحل التي تتطلبها التقنيات التقليدية. تنشأ الإلكترونيات المطبوعة كبديل مثير للاهتمام لإنجاز هذه المهمة بسبب بساطة وسرعة ختم الأقطاب الكهربائية على الأسطح المختلفة. في هذا السياق، تعد الطباعة ثلاثية الأبعاد لنمذجة الترسيب المنصهر تقنية ناشئة وفعالة من حيث التكلفة وبديلة لتصنيع الهياكل المعقدة التي تعزز العديد من المجالات بأفكار أكثر إبداعًا ومواد جديدة لنماذج أولية سريعة للأجهزة. نعرض هنا تصنيع الأقطاب الكهربائية المتداخلة باستخدام طابعة CoreXY ثلاثية الأبعاد قياسية محلية الصنع باستخدام خيوط PLA شفافة وقائمة على الجرافين. تم تجميع الأقطاب الكهربائية المطبوعة ثلاثية الأبعاد للماكرو بسهولة في غضون 6 دقائق مع إمكانية إعادة إنتاج متميزة. كما تم تشغيل الأقطاب الكهربائية بأغشية رقيقة مختلفة ذات بنية نانوية عبر تقنية طبقة تلو الأخرى لطلاء الغمس لتطوير إعداد اللسان الإلكتروني المطبوع ثلاثي الأبعاد. كدليل على المفهوم، تم تطبيق اللسان الإلكتروني المطبوع على تحليل التربة. تم إثراء عينة التربة المتحكم فيها بالعديد من المغذيات الكبيرة للنباتات (N و P و K و S و Mg و Ca) وتم التمييز عن طريق التحليل الطيفي للمعاوقة الكهربائية لمحلول الماء لعينات التربة. تم تحليل البيانات من خلال تحليل المكونات الرئيسية وميز المستشعر المطبوع ثلاثي الأبعاد بوضوح جميع العينات المخصبة على الرغم من تعقيد التركيب الكيميائي للتربة. تشجع اللسان الإلكتروني المطبوع ثلاثي الأبعاد المستخدم بنجاح في تحليل التربة على مزيد من الاستثمارات في تطوير أدوات حسية جديدة للزراعة الدقيقة وغيرها من المجالات التي تستغل البساطة والمرونة التي توفرها تقنيات الطباعة ثلاثية الأبعاد.