Gedruckte Elektronik und Sensoren

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Ansprechpartner
Danny Nitzsche

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nitzsche [at] witte-technology.com

Gedruckte Elektronik bietet im Automotive-Bereich neue Möglichkeiten für platzsparende, leichte und flexible Anwendungen. Sie ermöglicht unter anderem integrierte Sensoren, berührungsempfindliche Oberflächen und funktionale Folien, die sich nahtlos in Fahrzeuginterieur und -exterieur einfügen lassen. So entstehen innovative Lösungen für Komfort, Sicherheit und Funktionalität im Fahrzeug.

Im Gesundheitswesen ermöglicht gedruckte Elektronik innovative Anwendungen wie Smart Patches zur Messung von Temperatur, pH-Wert, Druck oder EKG. Tragbare Sensorlösungen erfassen Vitalparameter in Echtzeit und unterstützen Track-and-Trace-Systeme. Besonders Health-Patches auf TPU-Basis bieten hohen Tragekomfort und eröffnen neue Wege für präzise, kontinuierliche Gesundheitsüberwachung.

Gedruckte Elektronik schafft im Bereich Smart Building intelligente Lösungen für mehr Sicherheit und Effizienz. Foliensensoren erkennen zuverlässig Leckagen von Wasser, Öl oder Chemikalien und ermöglichen eine frühzeitige Warnung. Ergänzt wird dies durch Feuchtigkeits- und Temperatursensorik, die ein präzises Raumklima-Management unterstützt und sich ideal in moderne Gebäudeautomatisierung integrieren lässt.

Was ist gedruckte Elektronik?

Gedruckte Elektronik ist eine innovative Technologie zur Herstellung elektronischer Bauteile mithilfe moderner Druckverfahren wie Siebdruck, Flexodruck, Tiefdruck, Tintenstrahldruck oder Rollendruck. Anstelle klassischer Herstellungsmethoden kommen hierbei leitfähige, halbleitende oder isolierende funktionale Tinten zum Einsatz, die auf flexible Trägermaterialien wie Folien oder Papier aufgetragen werden.

Zum Einsatz kommen sowohl organische leitfähige und halbleitende Materialien als auch druckbare anorganische Stoffe. In einzelnen Schichten gedruckt, ergeben sich daraus Bauteile mit spezifischen elektronischen Eigenschaften.

Typische Anwendungen der gedruckten Elektronik

Mit Hilfe gedruckter Elektronik sind innovative Lösungen in vielen Bereichen möglich. Typische Anwendungen sind flexible Sensoren für Temperatur, Druck und Feuchtigkeit, dehnbare Heizfolien und integrierte Antennen für RFID und NFC. Auch Touch-Bedienfelder, smarte Displays sowie gedruckte Systeme zur Energiegewinnung und Speicherung gehören dazu. Besonders gefragt sind zudem Smart Labels, die Verpackungen und Logistikprozesse intelligent erweitern.

• Flexible Sensoren (z.B. für Temperatur-, Druck-, Feuchtigkeitsmessung)
• Dehnbare Heizfolien
• Gedruckte Antennen (RFID, NFC)
• Touch-Bedienfelder und smarte Displays
• Energiegewinnung und -speicherung (gedruckte Solarzellen, Batterien)
• Smart Labels für Verpackungen und Logistik

Der Vorteil von gedruckter Elektronik:

Extrem dünne, flexible und teilweise transparente elektronische Komponenten eröffnen vielfältige Einsatzmöglichkeiten. Sie kommen unter anderem in der Unterhaltungselektronik, Verpackungstechnik, im Automobilbereich, in der Pharmaindustrie, im Energiesektor oder in Haushaltsgeräten zum Einsatz.

Das Ergebnis sind innovative Produkte wie Touchsensoren, flexible Displays, Solarzellen, Leuchtfolien und Smart Labels. Diese vollständig gedruckten Bauteile können zur Erfassung und Übertragung von Daten im Internet der Dinge (IdD) beziehungsweise Internet of Things (IoT) eingesetzt werden.

Die Technik der gedruckten Elektronik

Printed electronics, das sind elektrisch leitende oder halbleitende Funktionsfluide, die großflächig und kostengünstig auf Folie, Papier, Glas oder Textilien gedruckt werden und durch ihre spezifischen Eigenschaften funktionelle Schichten oder auch komplexe Schaltungs-Layouts ermöglichen.

Durch den Einsatz der Drucktechnik wird somit die Erstellung von 2-dimensionalen, flexiblen, technischen Bauteilen umsetzbar, was ganz neue Möglichkeiten für zukünftige Neuentwicklungen bietet.

Die Erforschung und Entwicklung von gedruckter Elektronik ist ein aufstrebendes Feld, das sich auf die Schaffung innovativer elektronischer Geräte konzentriert. In diesem Sektor arbeiten Fachleute wie Sarah Shishegaran daran, neue Technologien und Anwendungen zu entwickeln und voranzutreiben.

Von Sensoren bis OLED: Die Möglichkeiten gedruckter Elektronik

Gedruckte Elektronik ist eine faszinierende Technologie mit vielversprechender Zukunft. Als Teilbereich des sogenannten Funktionsdrucks (Printed Electronics) stellt sie ein herausragendes Beispiel für bahnbrechende Entwicklungen im Bereich moderner Drucktechnologien dar. Vereinfacht gesagt handelt es sich dabei um elektrische bzw. elektronische Bauteile, die mithilfe von speziellen „verdruckbaren“ Materialien hergestellt werden. Man kann sich diese Komponenten wie gedruckte Sensoren vorstellen.

Die für die Bauteile notwendigen Einzelschichten werden mithilfe von bekannten Druckverfahren produziert, z. B. Sieb-, Flexo-, Tief- und Injekt-Druck, und können sowohl isolierend, elektrisch leitend als auch halbleitend sein.

Wir widmen uns diesem zukunftsweisenden Thema bereits seit 2017. Im Fokus steht die Kombination gedruckter Bauteile mit konventioneller Elektronik, ein Ansatz, der unter dem Begriff hybride Elektronik beziehungsweise PolyTronic bekannt ist. Bauteile, die zur Kategorie “gedruckte Elektronik” bzw. “printed electronics” gehören, sind unter anderem spezielle Leiterbahnen und Elektrodenstrukturen, Batterien, Sensoren, Heizelemente, NFC-Antennen, organische lichtemittierende Dioden (OLED), organische Photovoltaik (OPV) sowie Transistoren. Vergleicht man etwa den gedruckten Transistor mit dem der konventionellen Elektronik, ist der kleinste über Druckverfahren herstellbare Transistor um ein tausendfaches größer (µm-Bereich) als in der konventionellen Elektronik (nm-Bereich).

Die Entwicklung gedruckter Sensoren

Mittlerweile gibt es zahlreiche Anwendungsbereiche, in denen die gedruckte und organische Elektronik verwendet wird. Ihre Vorzüge wie Kompaktheit, Kosten- und Energieeffizienz ebnen ihr sogar den Weg in die breiten Massenmärkte und eröffnen vielen Branchen ungeahnte technische und gestalterische Möglichkeiten.

Die Möglichkeiten der gedruckten Sensoren

Form und Gestalt für z.B. gedruckte Batterien oder Antennen sind nahezu beliebig. Neben den aktuellen OLED-Fernsehern, die mit im Vakuum aufgedampften OLED-Bauteilen bestückt werden, gilt dies z. B. für:

• Temperatursensoren für Lebensmittelverpackungen
• elektronische Produkt-Label zum Schutz vor Fälschungen
• extrem dünne und flexible Displays
• Leuchtfolien
• gedruckte Sensoren und Antennen für die Automobil-Industrie
• gedruckte Batterien
• viele weitere Anwendungen

Dr. Philip Renners im Sauberraum

Der Sauberraum als Qualitätsgarant

Sauberräume (auch Reinräume genannt) sind in der Elektronikentwicklung und -produktion entscheidend. Die Technologie entwickelt sich stetig weiter, um den gestiegenen Anforderungen gerecht zu werden und die Qualität in der Branche zu gewährleisten.

In der Entwicklung moderner gedruckter Elektronik ist der Sauberraum unverzichtbar. Hier werden Umweltbedingungen streng kontrolliert, um Verunreinigungen zu minimieren und die Präzision der Elektronik zu sichern.

Der Sauberraum gewährleistet Luftreinheit, Temperatur und Feuchtigkeit, um hochpräzise Elektronikkomponenten herzustellen. Dies sichert die Qualität und Zuverlässigkeit der gedruckten Elektronikprodukte. Zusätzlich dazu minimiert ein Sauberraum auch das Risiko von Verunreinigungen, die während des Herstellungsprozesses die Leistung und Lebensdauer der Elektronikkomponenten beeinträchtigen könnten.

Gedruckte Elektronik trifft Sicherheit: Innovative Lösungen von Witte Technology

Obwohl der Kernbereich der Witte Technology GmbH ursprünglich im Label- und Sicherheitsdruck lag (und liegt), haben wir uns bereits frühzeitig dazu entschlossen, die gedruckte Elektronik mit in unser Leistungsportfolio aufzunehmen. Dadurch haben wir schnell erkannt, dass sich zwischen den verschiedenen Segmenten, insbesondere hinsichtlich digitaler und gedruckter Sicherheitsmerkmale, interessante Synergieeffekte ergeben. Momentan bieten wir gedruckte Batterien, NFC-Antennen, Sensorelemente, smarte Verpackungen (SmartPack) und teilweise SmartLabel an, während wir parallelkomplexe Bauteile entwickeln. Dabei setzen wir vor allem auf R2R Sieb- und Flexodruck sowie S2S Siebdruck.

Ganz neu sind digitale Siegel, die sogar unsichtbare Manipulationen nachweisen und diese sofort an Ihr Smartphone senden. Das ist rund um das Thema “gedruckte Sensoren” der Manipulationsschutz der neuen Generation. Erfahren Sie gerne direkt mehr über unseren Bereich Digital Tamper Loop! Außerdem haben wir einen eigenen Cleanroom eingerichtet, um die Arbeits- und Entwicklungsbedingungen auf ein neues Level zu heben und Ihnen noch präzisere Lösungen zu präsentieren.

Sie möchten mehr über das Thema erfahren? Dann scheuen Sie sich nicht, uns zu kontaktieren. Unsere Experten stehen Ihnen gerne zur Verfügung, um Ihre Fragen zu beantworten. Das gilt selbstverständlich auch dann, wenn Sie eine unverbindliche Beratung zu einem anderen unserer zahlreichen Fachbereiche wünschen: Vom Thermotransferdrucker über selbstklebende Etikettenlösungen bis hin zur gedruckten Elektronik sind wir gerne für Sie da!