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10 Elektronik 03 2021 impulse umweltfreundlich sein In bevorzugter Art und Weise wird dies durch die gedruckte und organische Elektronik gewährleistet Sensorische Eigenschaften werden erzielt indem funktionelle Tinten auf vielfältigen teils flexiblen und dehnbaren Substraten wie PET PEN PI TPU oder anderen auch biologisch abbaubaren Materialien verdruckt werden Durch die Verwendung additiver Rollezu-Rolle-Herstellungssysteme wie sie auch im Zeitungsdruck genutzt werden kann dies sehr kosteneffizient und energiesparend durchgeführt werden nahezu ohne limitierende Anforderungen der Technologie und mit sehr hoher Flexibilität im Design Gerade Sensoren profitieren hiervon Im Druckverfahren lassen sich beispielsweise heute schon Druck-Temperatur-Feuchtigkeitsund Gassensoren produzieren Zusätzlich können mehrere Sensoren auf einem Substrat platziert werden um ortsaufgelöste Messungen zu erzielen Durch die flexible Anpassbarkeit der Sensorik lassen sich diese sowohl in Massenprodukten mit bis zu Milliarden Stückzahlen sowie auch maßgeschneidert für Anwendungen die sonst gar nicht adressiert werden könnten verwenden Gerade die freie Anpassbarkeit macht einen wirtschaftlichen Einsatz teilweise auch ab Losgröße 1 möglich Anwendungsbereiche Ein gutes Beispiel für die Leistungsfähigkeit der Technologie ist der Sensor OccluSense vom Zahntechnikhersteller Dr Jean Bausch Hierbei ist es gelungen 1200 Drucksensoren jeder kleiner als ein Quadratmillimeter in einem 60 µm dicken Artikulationspapier dem Papier zum Markieren der Berührpunkte von Zähnen beim Zubeißen zu integrieren Das wäre mit klassischen elektronischen Komponenten nicht möglich Das System wird heute von Zahnärzten eingesetzt um die Druckverteilung beim Zubeißen zu bestimmen Zahntechnik ist nicht der einzige Einsatzbereich für gedruckte Elektronik In der Zukunft werden gerade die Branchen Healthcare Retail & Logistics sowie SmartCity und Automotive enorm profitieren Zusätzlich ist durch den Einsatz in IIoT-Systemen der Produktion eine stark vermehrte Zunahme an Sensorik zu erkennen Gerade die gedruckte Sensorik überzeugt hier durch die sehr freie Einsetzbarkeit Mit anderen Worten überall dort wo flächendeckend Sensoren eingesetzt werden können ist die gedruckte Elektronik der Enabler für Wirtschaftlichkeit und individuelle Anpassbarkeit Denkbar sind großformatige Auflagen für Krankenbetten zur Prävention von Dekubitus intelligente Sitze in Fahrzeugen die nicht nur erkennen dass der Sitz belegt ist sondern auch ob es ein Kind oder ein Erwachsener ist und wie müde die Person ist Lagerverwaltungssysteme bei denen das Regal selbst erkennt ob es belegt ist und dies unabhängig von der Bestandsführung sowie intelligente Verkehrsleitsysteme mit Flächensensorik Gebäude die die Feuchtigkeit in Wänden selbst messen und mit intelligenten Fußböden ausgestattet sind die selbst detektieren wer über sie läuft oder künstliche Roboterhäute die Roboter-Mensch-Interaktion in Produktionssystemen ermöglicht all dies rückt in greifbare Nähe Prototypenerstellung und Serienfertigung Bei all den Vorteilen handelt es sich bei der gedruckten Elektronik aber nach wie vor um eine neue Technologie Die Entwicklung der Technologie ist aufwendig da es noch keine standardisierten WerkGedruckte Elektronik Dr Christoph Kaiser ist promovierter Elektroingenieur und hat sich während seiner akademischen Ausbildung an der Fachhochschule Kaiserslautern sowie am Karlsruher Institut für Technologie mit der Mikrosystemtechnik beschäftigt Vor seiner Position als Leiter der Tech-2-Market-Abteilung war er zwei Jahre lang als Leiter des Bereichs Technologiekooperationen tätig Seine Expertise umfasst fünf Jahre am Fraunhofer ITWM wo er das Anwendungszentrum TeraTec für Materialcharakterisierung und -prüfung leitete sowie vier Jahre in der Forschung für Lichttechnik am KIT zeuge für Entwickler gibt Dies steht im direkten Gegensatz zu der klassischen Elektronikentwicklung mit z Bstandardisierten ASIC-Process-Design-Kits Die zielgerichtete Entwicklung außerhalb der Standards wird derzeit nur von wenigen beherrscht Um diese Lücke zu schließen hat die Firma InnovationLab das LABto-FAB-Konzept etabliert Dabei stehen Experten im Bereich der gedruckten Elektronik zur Verfügung um bei Bedarf Komponenten der gedruckten Elektronik im Prototyp zu realisieren die Produktion zur kommerziellen Produktion zu skalieren und diese unter anderem gemeinsam mit der Heidelberger Druckmaschinen AG auch in Massen zu produzieren Die Kooperation ermöglicht erstmals die Entwicklung und Herstellung kundenspezifischer Drucksensoren im industriellen Maßstab und zu wirtschaftlichen Kosten Einer Produktion im Dreischichtbetrieb mit einem Durchsatz von bis zu 160 m min an gedruckter Elektronik steht so nichts im Wege MHA Der internationale Fachverband für organische und gedruckte Elektronik OE-Afasst unter gedruckter Elektronik einen neuen Typ von elektronischen Komponenten und Systemen zusammen der in industriellen Druckverfahren hergestellt wird Dazu werden elektrisch leitende und isolierende Tinten auf großflächigen Folien aus Kunststoff Papier oder Glas aufgetragen So hergestellte Elektronikkomponenten gelten als leicht dehnbar dünn und robust Die Fertigungsmethode kommt u a für organischen Transistoren ICs Sensoren Lichtquellen Solarzellen und Displays infrage Anwendungen sieht die OE-Ain allen großen Märkten von der Konsumelektronik über medizinische Wearables bis zur Automobilindustrie