Gedruckte Elektronik: Designer’s Liebling

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Eine revolutionär neue Elektronik verlässt zunehmend die Forschungslabors in Richtung Alltag. Neben faszinierenden technischen Möglichkeiten erlaubt sie ungeahnte Freiheiten was das Design betrifft. Und das zu unschlagbar günstigen Herstellungskosten.

Gedruckte Elektronik, Polymer-Elektronik, Plastik-Elektronik, organische Elektronik – das Kind hat viele Namen. Aber nur ein Grundprinzip: leitfähige Kunststoffe oder Tinten werden auf Folie, Papier, Glas oder Textilien gedruckt. Das klingt wenig spannend, liefert aber zum Beispiel mit OLED-Lampen, smarten Bandagen, flexiblen Solarzellen oder hauchdünnen Displays und Batterien überraschende Produkte in kostengünstigen Massendruckverfahren.

So manches ist zwar noch prototypisch, einiges steht aber auch schon in den Regalen. Besonders die Automobilindustrie hat die massentaugliche und designfreundliche Technologie schon länger für sich entdeckt. Gedruckte Sensoren in den Sitzen erkennen wer an Bord ist, Heizelemente sorgen für angenehme Temperaturen, Spiegel und gläserne Dachelemente werden elektrochrom eingefärbt und Berührungssensoren dienen als Bedienelemente.

Und auch die OLED hält gerade als Blinklicht, Rückleuchte oder Innenbeleuchtung Einzug in Serienfahrzeugen. Da die Technologie ohne Reflektoren, Lichtleiter, zusätzliche Optiken und fast ohne Kühlung auskommt, sind dem Design nur wenige Grenzen gesetzt.

Gedruckte Elektronik für smarte Bandagen

Der Gesundheitsbereich legt dagegen mehr Wert auf Funktion und niedrigen Preis. So gibt es etwa Schnelltests mit gedruckten Elektroden für Blutzuckermessungen schon milliardenfach. Auch Arzneiverpackungen mit einer einfachen Elektronik, die ein „Auge“ auf die regelmäßige Einnahme von Medikamenten wirft, ist nicht neu.

Damit sind die Einsatzmöglichkeiten aber bei weitem nicht ausgeschöpft. Schließlich lassen sich mit der Drucktechnik extrem dünne sowie elektrisch leitfähige und zugleich dehnbaren Komponenten herstellen. Ideal für den Einsatz am und im Körper. So etwa für das Gesundheitsmonitoring von Patienten in den eigenen vier Wänden. Gedruckte Sensoren, integriert in Bandagen oder Kleidung, stehen kurz vor der Marktreife.

Battery follows Form

Wie alle mobilen elektronischen Geräte braucht auch das gedruckt Elektronische Strom. Was liegt da näher, als auch den Energielieferanten mit einer ähnlichen Technologie herzustellen. Und das ebenso preiswert sowie für jede Größe und Geometrie. Die technischen Daten sind aus der Sicht einer normalen Batterien zwar nicht überragend, für einer Menge Anwendungsfälle mit geringem Stromverbrauch aber vollkommen ausreichend.

Erste Prototypen lassen sich sogar als elastische Lithium-Ionen-Akkus in beliebiger Form auf Wearables jeder Art drucken. Das Batterie-Fach hat damit ausgedient. Marktreife, nicht wiederaufladbare Energiespender für Healthcare, Sport und Logistik von Enfucell basieren auf umweltfreundlichen Materialien wie Zink, Mangandioxid und Zinkchlorid als Elektrolyt. Ähnliche Batterien mit einer Spannung von 1.5 V pro Zelle, 2 mAh/cm² Leistung und mit Dicken von weniger als 1Millimeter liefert das Fraunhofer ENAS.

VARTA Microbattery entwickelt im Projekt zusammen mit Partnern wiederaufladbare Zink-Luft-Batterien in gedruckter Technologie. Gerade Temperaturlogger zur Überwachung von Kühlketten werden in Zukunft ein großes Anwendungsfeld für solche Batterien darstellen.

 

Gedruckte Elektronik hat weitere große Fortschritte gemacht. Geht es nach der aktuellen Roadmap der OE-A, die im VDMA organisierte Organic and Printed Electronics Association, wird in Zukunft auch die Kombination aus organischer und Silizium-Elektronik an Bedeutung gewinnen. Machen Sie sich selbst ein Bild von aLOPEC Logoktuellen und zukünftigen Entwicklungen der etwas anderen Elektronik auf der LOPEC 2017 – nächste Woche vom 29.3.2017  –  30.3.2017 auf dem Messegelände der vom Messe München. Der spannende Kongress zum Thema beginnt schon am Dienstag, 28.03.2017.

 

 

Silberlacke für gedruckte Elektronik (Bild: Henkel)

Erst hochleitfähige flexible Silberlacke machen das Gedruckte zur Elektronik. (Bild: Henkel).