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(10.06.2013 / atz)

Systemintegration ebnet Weg für innovative Anwendungen

Neben den führenden Anbietern des Weltmarktes sind in diesem Jahr auf der Fachmesse Lope-C für gedruckte Elektronik (11. bis 13. Juni in München) große Forschungseinrichtungen wie Fraunhofer, Acreo AB und Holst Centre in München vertreten. Erstmals wird es auch einen japanischen Gemeinschaftsstand geben.

Erste Produkte basierend auf organischer Elektronik – dünn, leicht, flexibel und kostengünstig herzustellen – sind bereits auf dem Markt. Wegbereiter sind extrem leichte, flexible und energiegünstige Touchscreen-Displays für Smartphones und interaktive "intelligente Verpackungen" für Consumer-Artikel. Die Lope-C, internationale Leitveranstaltung für gedruckte Elektronik, reflektiert die zunehmende Attraktivität organischer Elektronik. Durch die kontinuierliche Verbesserung der Techniken bei Druck- und Fertigungsverfahren in Verbindung mit neuen Materialien ergeben sich vielfältige Einsatzmöglichkeiten.


Hybridlösungen: Pfiffige Ökosysteme

Die Lope-C 2013 fokussiert auf einsatzfähige integrierte Systemlösungen und richtet sich dabei an die industriellen Endanwender. Gedruckte Elektronik ergänzt klassische Silizium-Mikroelektronik zu Hybridystemen mit kostengünstigen Datenspeichern, flexiblen Displays und gedruckten Batterien. Ein aktuelles Beispiel für die systemische Integration verschiedener Technologiefelder zu einem geschlossenen, mit der vorgesehenen Anwendung kompatiblen "Ökosystem" zeigt Acreo Swedish ICT mit seinen Hybridlösungen wie der gedruckten Biosensor-Plattform. Das mobile Blutzuckermessinstrument stellt ein einzigartiges und kostengünstiges Biosensor-Konzept dar und funktioniert autark: Stromversorgung, Display und Glukosesensor sind auf einem flexiblen Polymer aufgedruckt.

 

Als weiteres Messe-Highlight der Lope-C 2013 demonstriert das norwegische Unternehmen Thinfilm mit Thinfilm Memory: Fälschungssichere Identifikationslabels, die mit einer elektronischen Signatur ausgestattet sind. Die Thinfilm-Memory-Etiketten sorgen für einen effektiven Markenschutz, da sich die Signale jederzeit ändern lassen. Die intelligenten Lables basieren auf Thinfilms nichtflüchtigen, gedruckten Speicherbausteinen.

 

In enger Zusammenarbeit mit dem Anlagenbauer Thieme hat der Luxemburger Hersteller IEE (International Electronics & Engineering) einen Sitzsensor für die Automobilindustrie konzipiert, der die Auslösetechnik des Airbags bedarfsgerecht anpasst. So erkennt das auf elektronischen Polymeren basierende Sensorsystem Occupant Classification nicht nur, ob der Platz belegt ist, sondern auch das Gewicht der dort sitzenden Person. Dadurch kann das System feststellen ob beispielsweise ein Kindersitz auf dem Beifahrersitz angebracht ist und die Airbag-Entfaltung automatisch unterdrücken.

 

Die Anlage von Thieme ermöglicht einen gleichmäßigen Schichtauftrag über die gesamte Druckfläche im Rolle-zu-Rolle-Verfahren. Dabei wird sichergestellt, dass eine kontinuierliche Abwicklung und Aufwicklung des Substrats gegeben ist. Der diskontinuierliche Druck erfolgt auf einer Flachbett-Siebdruck-Maschine, wodurch eine hundertprozentige Kontrolle gewährleistet ist. Darüber hinaus sind Widerstandsmessungen in den Prozess integriert. Zusätzlich wurde eine Lösung erarbeitet, bei der die Sensoren auf einer Laminiermaschine von Thieme zu Sitzsensoren zusammengefügt werden.


Anlagentechnologien steigern Produktivität

Die Lope-C 2013 zeigt die gesamte Wertschöpfungskette und bietet Anlagenbauern eine große Plattform. Hohe Präzision und Genauigkeit ist bei der Fertigung essenziell. Beispielsweise ist der Druck, mit dem die elektrisch leitenden Polymere aufgebracht werden, entscheidend für die Funktionstüchtigkeit und Zuverlässigkeit des Endprodukts. Um gedruckte organische Elektronik kostengünstig im Rolle-zu-Rolle-Verfahren herzustellen sind daher moderne Anlagen notwendig, wie die für Labor- und Kleinstproduktion ausgelegte LabCo des Herstellers Kroenert. Die universelle und extrem flexible Beschichtungs- und Kaschieranlage der Modellreihe Labco beschichtet alle von Rolle auf Rolle geeigneten Materialien mit Bahnbreiten bis 500 mm. Durch die modulare Bauweise ist Labco vielseitig einsetzbar, etwa zur Herstellung von Sensoren, Speicherbausteinen, organischen Photovoltaik und OLEDs.


Mit Advanced Web Tension Control stellt Bosch Rexroth eine völlig neuartige Steuerungsfunktionalität für die High-End Rolle-zu-Rolle-Produktion vor. Die hohe Geschwindigkeit stellt Anwender vor Herausforderungen: Um eine hohe Registergenauigkeit zu erreichen, müssen der für die prozessierbaren Materialien erforderliche Bahnzug und die richtige Transportgeschwindigkeit gewährleistet sein. Nur so lassen sich hohe Auflösungen und hohe Schichtqualitäten erzielen. Bei der Indra Motion MLC l von Bosch Rexroth handelt es sich um eine multifunktionale Steuerung, die zentral in der Anlage für die verschiedenen Zugspannungsbereiche ausgelegt ist und gleichzeitig die Bahnkantensteuerung überwacht. Zu diesem komplexen Thema wird es am
zweiten Veranstaltungstag einen Vortrag in der Konferenz geben. Für Beschichtungsprozesse hat Bosch Rexroth überdies ein partikelfreies Transportsystem für die Beschichtung entwickelt. Ähnlich wie beim Transrapid schwebt der Carrier durch die Beschichtungsanlage. Dadurch werden keine Partikel abgesondert, die den Prozess beeinflussen könnten.


Zur Steuerung einer effizienten und qualitätsorientierten Fertigung sind Manufacturing-Execution-Systeme (MES) in vielen Produktionsbereichen unverzichtbar. Die Ausstellungsschwerpunkte der diesjährigen Lope-C werden durch MES-Lösung von 3D-Micromac vervollständigt. MES steuert und optimiert Fertigungsprozesse in der Rolle-zu-Rolle-Fertigung. Mit der lückenlosen Prozessüberwachung sind die Rückverfolgbarkeit (Traceability), Produkthaftung und Prozessstabilität sichergestellt. Das hat einen nachhaltigen Vorteil bei der kontinuierlichen Produktentwicklung. Das Micro-MES ist vollständig in das Micro-Flex-System integriert, welches zur Herstellung flexibler Elektronik eingesetzt wird. Standardmäßig sind Funktionen für das komplette Produktionsmonitoring, Tracking-Management sowie Aufzeichnung von Produktions-Chargen enthalten.


Was wäre gedruckte Elektronik ohne ihre leitfähigen Polymere? Auf der Lope-C können sich Fachbesucher über die jüngsten Entwicklungen zu prozessierbaren Materialien informieren. So produziert beispielsweise Heraeus Precious Metals, Abteilung Conductive Polymers, leitfähige Polymere, die als elektrische Funktionsschichten immer mehr Anwendungsfelder in unserem Alltag finden, etwa für flexible Touchscreens in Smartphones und Tablet-PCs. Hinter diesen intuitiven Bedienoberflächen steckt eine innovative, druckbare und organische Elektronik auf dünnen, leitfähig beschichteten Folien.

 

Mit einer Kombination aus verschiedenen leitfähigen Polymeren und einer neu entwickelten Ätztechnologie gelingt es, diese funktionalen Folien auf den Touchscreen für das menschliche Auge unsichtbar aufzubringen. Moderne Touchscreen-Technologie verlangt eine gezielte Strukturierung der Oberfläche. Schlussendlich liegen leitfähige und nicht leitfähige Bereiche vor. Die Ätztechnologie von Heraeus ersetzt mechanische Strukturierung durch Desaktivierung der Leitfähigkeit, ohne das Polymer zu entfernen. So entstehen leitfähige Strukturen, die für das Auge vollkommen unsichtbar sind.


Gemeinschaftsstände für hochkarätigen Wissenstransfer

Der Stand des international führenden Industrieverbands für organische und gedruckte Elektronik, die OE-A (Organic and Printed Electronics Association) wird auf der diesjährigen Lope-C ein Publikumsmagnet: Insgesamt 20 Demonstratoren werden ausgestellt sein. Highlights werden beispielsweise die mit OLED ausgestatteten Faltschachteln sein, die sich zu leuchtenden Verpackungen gestalten lassen. Mit den faltbaren flexiblen Displays beginnt die nächste Generation der e-Reader, da sich das Display wie ein Buch aufklappen lässt. Auch dienen integrierte Touchsensoren immer mehr als Bedienoberfläche für die Mittelkonsole im Auto. Ein weiterer Demonstrator wird ein Modell eines ICE-Zuges sein. Die Besonderheit: Teile der Außenhülle des Zuges sind mit organischer Photovoltaik ausgekleidet, so dass sich mit der Solarfolie sauberer Strom erzeugen lässt. Dieser lässt sich beispielsweise für die Klimaanlage nutzen. Eine Tapete die Elektrosmog wirksam abschirmt? Auch das wird es zu sehen geben.

 

Die OE-A unterstützt seine Mitglieder durch diese Plattform. Die Lope-C demonstriert einmal mehr ihren internationalen Anspruch: unter anderem gibt es erstmals eine japanische Gemeinschaftsbeteiligung. Das Forschungsinstitut National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (AIST) fokussiert dabei auf vier aktuelle Carrier-Themen. Gezeigt werden unter Anderem flexible Verbundschichtsysteme mit Barriereschichten, Kupferpasten für Niedertemperaturprozesse, nicht toxische organische Ferroelektrik und auf flexiblen Schichtträgern basierende Drucksensoren.

 

Das Forschungsinstitut Japera (Japan Advanced Printed Electronics Technology Research Association) stellt die Hochleistungsanlage Hi-PAP (High Productivity All-Print) zur Herstellung flexibler, organischer TFT-Arrays vor und konzentriert sich damit auf die Fertigungsprozesse. Das Unternehmen Nagase stellt die aus Gold- oder Silberpartikeln bestehende Nanotinte Dry Cure vor, die unter Umgebungsbedingungen trocknet und sich für jegliche Substratoberflächen eignet. Mitsubishi Material kann auf mehr als 30 Jahre Erfahrung zurückblicken und präsentiert die nächste Generation der mit Wolframkarbid beschichteten Schlitzgießer (Slot die). Ein weiterer japanischer Aussteller ist Zeon, der vor allem Dielektrika für Konsumerelektronik herstellt.