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gedruckte Leiterbahnen mit elektronischen Komponenten auf Folie bestückt
Die Zukunftstechnologie Printed Electronics – flach, flexibel, leicht
25 Okt, 2017. 0 Comments. . Posted By: HJH

In unserem Alltag lassen sich diverse Anwendungen finden, in denen Printed Electronics bereits zum Einsatz kommt: Drucksensoren zur Sitzbelegungserkennung im Auto, RFID Transponder als Warensicherung an Kleidungsstücken, Füllstandssensoren in Getränkeautomaten, ja sogar in Solaranlagen als biegsame und transparente Solarzellen. Doch was genau ist Printed Electronics überhaupt?


Wie lässt sich Elektronik drucken?

Das Drucken von Elektronik lässt sich mit dem Drucken von Farbe im Siebdruckverfahren vergleichen. Genau wie die unterschiedlichen Farben nacheinander aufgetragen werden, sind auch hier mehrere Funktionsschichten notwendig. Diese werden in Form von elektronische Pasten und Tinten auf unterschiedlichste Substrate Schicht für Schicht (additiv) aufgedruckt. Solche Substrate können zum Beispiel PET, PC, Textil, Metall oder Glas sein.

Gedruckter Schaltkreis auf Folie

Durch das Aufdrucken auf flexible Untergründe, wie PET-Folien, können biegbare und somit an diverse Anwendungen anpassbare Lösungen hergestellt werden. Selbst Batterien und elektrochrome Displays lassen sich für flache und flexible Bauformen drucken. Doch auch starres FR4-Material kann mit leitfähigen Pasten versehen werden und bietet zusätzlich die Möglichkeit einer elektronischen Bauteilbestückung.

Die Technologie „gedruckte Elektronik“ wird oft auch als „organische Elektronik“ oder „Polymerelektronik“ bezeichnet. Die verwendeten Pasten und Tinten beruhen meist auf organischen Halbleitern (organische Moleküle) oder Polymeren. Mit „organisch“ sind in diesem Zusammenhang alle chemischen Verbindungen, die auf Kohlenstoff basieren, zu verstehen. Kohlenstoff bildet mit seinen einzigartigen Strukturen eine ideale Basis für halbleitende Moleküle und Polymere. Im Vergleich zur traditionellen, ausschließlich auf Silizium basierten Elektronik, kann die gedruckte Elektronik durch verhältnismäßig einfache Verfahren auf verschiedenste Substrate großflächig aufgebracht werden. Des weiteren geht Printed Electronics erste Schritte in Richtung „Green Technology“ und stellt eine fortschrittliche und umweltfreundliche Zukunft in Aussicht.

Wie und wo lässt sich gedruckte Elektronik einsetzen?

Die erste gedruckte Elektronik von Hoffmann + Krippner kam bereits 1978 in einfachen Folientastaturen zum Einsatz. Für die Schaltfolie der Tastatur wurde damals, wie auch heute noch, im Siebdruck Leitsilber auf eine Polyesterfolie gedruckt. In diesem Verfahren werden heute weltweit Schaltkreise für Folientastaturen hergestellt.

Mittlerweile wird die gedruckte Elektronik in unterschiedlichsten Branchen rund um den Globus eingesetzt. Auch die Roadmap der OE-A (Organic and Printed Electronics Association) bestätigt die vielfältigen Einsatzmöglichkeiten. Die Roadmap bündelt das Wissen und die Meinungen führender Experten für die junge, jedoch stark wachsende Branche.

Printed Electronics kommt überall dort zum Einsatz, wo flexible Lösungen gefordert werden. Speziell in der Kombination mit RFID, intelligenten Schaltungen und IoT wird diese Technologie als flache, flexible Baugruppen-Lösungen eingesetzt.

Anwendungsbeispiele: Branchen:
  • Flachbildschirme
  • Photovoltaikanlangen
  • Sensoren
  • Medizinische Analysegeräte
  • OLED (organische Leuchtdioden)
  • Gedruckte Batterien
  • Elektrochrome Displays
  • Kapazitive Tastenfelder
  • Wearables
  • Medizintechnik
  • Elektrotechnik
  • Sport
  • Umwelt
  • Automobilindustrie
  • Unterhaltungselektronik
  • Verpackungsindustrie
  • Marketing

 

Welche Rolle spielt Printed Electronics in der Digitalisierung?

Mit der 4. Generation in der Automation (Industrie 4.0) liegt der Fokus auf der eigenständigen Kommunikation unter den Maschinen und Prozessen. Dadurch wird den verschiedensten I/O Systemen (Input/Output) noch mehr Intelligenz abverlangt. Innerhalb „Industrie 4.0“ oder auch „Internet of Things“ bilden sogenannte „smart machines“ den Branchenschwerpunkt für Printed Electronic.

Damit Prozesse innerhalb der IoT Kette auch standortübergreifend stattfinden können, spielt die günstige und zuverlässige M2M-Kommunikation eine wichtige Rolle. Mit Robiotic, einem Joint Venture der Unternehmen TK World AG und Hoffmann + Krippner GmbH, haben wir die passenden Angebote und Lösungen im Portfolio.

Robiotic bietet die Rundum-Lösung für IoT-Projekte im Mittelstand an. Von der Dimensionierung und Anbindung der Sensorik und der Maschinen-Schnittstellen, der Implementierung der M2M-Mobilfunkübertragung und der passenden IoT-Cloud bis hin zur Anbindung an ERP- und CRM-Systeme zum Auslösen von Prozessen bei Eintritt einer vorgegebenen Bedingung bietet Robiotic alles notwendige. Basis für die Event-Engine und den Geschäftsprozess-Anstoß sowie die Auswertung und vorausschauende Analyse ist die führende salesforce cloud Technologie.

Ein Beispiel aus der Logistikbranche:
Beim Versand teurer oder empfindlicher Güter werden Ladungsträger oder Container verwendet, in die Hoffmann + Krippner Sensorik und Robiotic Übertragungstechnologie verbaut wurden. Sobald die Sendung den Absende-Standort verlässt, kann der berechtigte Mitarbeiter oder Kunde den Standort in einem web-Portal einsehen und den Status (Temperatur, Luftfeuchte, Schock z.B. durch Transportschäden, Siegelbruch etc.) überprüfen. Verlässt die Sendung den vorher festgelegten Weg (Geo-Fencing) oder tritt eine frei festlegbare Zustandsänderung ein (Temperatur >30°, Accelerometer oder Öffnen), können Nachrichten und Aktionen automatisch angestoßen werden oder die Auslieferung der Ware storniert werden. Die Übertragung per M2M-SIM funktioniert z.B. europaweit ohne Aufpreis und das Modul kann bis zu 3 Jahren mit der eingebauten Batterie betrieben werden. Die Datenbank, Event-Engine und das web-Portal stehen branchenbezogen bereits zur Verfügung und können ggf. noch projektbasiert angepasst werden, der Einführungsaufwand ist daher minimal.


Die Vorteile von Printed Electronics auf einen Blick:

  • Kleine, flache und flexible Lösungen
  • autarke elektronische Intelligenzen
  • Umweltfreundlichere elektronische Produkte durch den Einsatz mehrerer organischer Materialien


Hoffman + Krippner: Spezialist für Printed Electronics seit 1978

Für gedruckte Sensoren, Sicherheitsfolien, transparente Touchfolien und hybride Baugruppen steht eine umfangreiche F+E, Konstruktion und Produktion von der Prototype bis zur großen Serie zur Verfügung. Unsere langjährige Erfahrung in Kombination mit den sich ständig weiterentwickelnden Materialien lassen immer mehr Lösungsmöglichkeiten für unterschiedlichste Anwendungen entstehen:

Sensorik: Bedieneinheiten: Smarte Applikationen:
Resistive, funktionale Lösungen:

z.B. Temperatur-Logger, Füllstandsensoren, Druckabhängige Sensoren, magnetische Sensofoil® Applikation

  • Kapazitive Lösungen
    drucken von transparenten Pasten
    z.B. durchleuchtbare Tastenfelder
  • Folientastaturen
    drucken von Silberpolymer für Schaltkreise
  • Mäander für die Sicherheitstechnik
    (Schleifen oder Windungen, die dicht aufeinander folgen)
    z.B. für Pin-Eingabegeräte
Bedrucken von diversen Oberflächen:

  • Textil
    z.B. Smarte Kleidung
  • Glas
    z.B. flexible Displays
  • Folien
    z.B. Sensoren, Antennen
  • Papier
    z.B. Smarte Verpackung

u.a. kann direkt auf dekorativ, verformten Oberflächen eine Funktion gedruckt werden

Neben der Entwicklung und Herstellung innovativer Eingabesysteme sieht sich Hoffmann + Krippner ganz klar als erfahrener Partner für innovative Lösungen im Bereich Printed Electronics. Dieser stark wachsende Zukunftsmarkt birgt großes Potential und ermöglicht neue und unkonventionelle Wege zu gehen. Lassen Sie uns gemeinsam die Produkte von morgen entwickeln.

LEDs auf Folie bestückt über Radius gebogen

 

Gerne berät Sie unseren Fachmann für gedruckte Elektronik telefonisch oder auch in einem persönlichen Gespräch.

Ihr Ansprechpartner:

Hr. Hans-Jürgen Horst
Tel.: +49 4120 7086133
E-Mail: hj.horst@tastatur.de

About the Author

HJH
HJH Hans-Jürgen Horst ist Business Development Manager für den Zukunftsmarkt Printed Electronics. Nach langjähriger Beratung im Außendienst für Eingabesysteme, widmet er sich seit 2017 ganz der gedruckten Elektronik.

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