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3D Structural Electronics


Ob Sensoren, Leuchten oder Displays: Immer mehr Elektronikkomponenten im Automobilbereich werden gedruckt. Der Formgebung sind dabei keine Grenzen gesetzt. Vom 19. bis 21. März 2019 informiert die LOPEC in München über Neuentwicklungen und Trends im Markt für gedruckte Elektronik. Ein Schwerpunkt der internationalen Fachmesse und des begleitenden Kongresses liegt auf Anwendungen in der Automobilbranche.


Der Fahrzeugbau entwickelt sich zu einem der größten Märkte für flexible und gedruckte Elektronik. Für die kommenden Jahre prognostizieren Marktforschungsinstitute dem Sektor ein stark steigendes Marktvolumen. Die LOPEC 2019 greift den Trend auf und rückt die Automobilindustrie in den Fokus. "Die Branche steht vor einem Wandel", erklärt Ashutosh Tomar, Principal Engineer Technology Strategy bei Jaguar Land Rover, "die Fahrzeuge von morgen müssen immer mehr Ansprüche erfüllen." Im Zuge der Entwicklung alternativer Antriebe und autonomer Fahrzeuge spielt die gedruckte Elektronik eine Schlüsselrolle, um die hohen Anforderungen an Sicherheit und Komfort zu gewährleisten.

In einem Automobil sind heute schon über 100 Sensoren verbaut. Die Zahl wird zukünftig noch steigen. Hinzu kommen Datenverarbeitungs- und Steuerelemente, Displays und zahlreiche weitere Hardware-Komponenten. Mit konventionellen Elektrobauteilen und ihrer Verkabelung bleibe im Fahrzeuginnern kaum noch Platz für die Insassen, gibt Tomar zu bedenken. Auf der LOPEC präsentieren Aussteller aus aller Welt Innovationen, die das Problem lösen: Elektronikbauteile, die so dünn und flexibel, oft zudem transparent sind, dass sie sich in Seitenverblendungen, Sitzbezüge und Fenster, in Lenkrad, Armaturenbrett und beliebig geformte andere Elemente einbauen lassen.

Spritzgießen, Thermoformen oder 3D-Druck?

"Sensoren, Beleuchtung, Datenverarbeitung – das alles muss in modernen Bedienoberflächen zusammenkommen. Mit gedruckter Elektronik lässt sich diese Integration am besten realisieren", unterstreicht Wolfgang Mildner, Inhaber des Beratungs- und Technologieunternehmens MSWtech und General Chair des LOPEC Kongresses.

Armaturenbretter mit integrierter Elektronik werden bereits per Spritzguss in Serie gefertigt. Beim Verfahren für diese sogenannten 'In Mold Electronics‘ betten die Hersteller gedruckte Sensoren und andere Elemente während des Spritzgießens in die Kunststoffoberfläche ein. Das Thermoformen von Kunststoffen, auch Tiefziehen genannt, eignet sich ebenfalls, um vorgefertigte, gedruckte Elektronikkomponenten zu integrieren. Dank der steten Weiterentwicklung von leitfähigen Drucktinten und -pasten bietet sich zudem der 3D-Druck für die Fertigung funktionaler Bauteile mit integrierter Elektronik an.

"Die Automobilindustrie diskutiert derzeit intensiv, welche Technik sich für welchen Zweck am besten eignet", erklärt Mildner. Voraussetzung für den Spritzguss und das Thermoformen ist, dass die gedruckte Elektronik die Temperaturen und mechanischen Belastungen während der Formgebung verträgt. Der 3D-Druck wiederum dient aktuell eher der Produktion von geringen Stückzahlen und individualisierten Bauteilen.

Auf der LOPEC berichten Unternehmensvertreter und Wissenschaftler von ihren Erfahrungen mit der Herstellung von gedruckter Elektronik in 3D. So zum Beispiel auf dem LOPEC Kongress in einer Session der Technical Conference zu "3D Structural Electronics". Professor Dr. Reinhard Baumann vom Fraunhofer-Institut für elektronische Nanosysteme in Chemnitz wird zudem in einer Keynote der Plenary Session das Projekt "Go beyond 4.0" vorstellen. In dem Forschungsverbund untersuchen sechs Fraunhofer-Institute, wie sich Kleinserien und Unikate kostengünstig unter Massenproduktionsbedingungen herstellen lassen. Ein Demonstrator des Projekts ist eine smarte PKW-Tür mit integrierten gedruckten Elektronikstrukturen.

Mehr Designfreiheit

Dass sich mit gedruckter Elektronik funktionale Oberflächen ohne Tasten, Drehknöpfe und Kabel realisieren lassen, freut besonders die Auto-Designer. Ihre gestalterische Freiheit steht unter anderem im Mittelpunkt der LOPEC-Podiumsdiskussion, die am Mittwochnachmittag, 20. März, unter dem Titel "3D structural electronics and the future of automotive design" stattfindet.

Da sowohl das Fahrerlebnis als auch die Außenwelt im autonomen Auto in den Hintergrund rücken, gewinnt das Interieur an Bedeutung und entwickelt sich immer stärker zum Kaufargument. Die Insassen werden die Fahrtzeit in Zukunft verstärkt zum Arbeiten oder Entspannen nutzen. Für die entsprechende Stimmung soll eine individuell anpassbare Innenbeleuchtung sorgen, kombiniert mit einer sensorgesteuerten Abschattung bei starkem Sonneneinfall. Außerdem wird die Zahl an Displays im Fahrzeuginneren weiter zunehmen. Sie ersetzen nicht nur die herkömmlichen Anzeigen, sondern dienen im autonomen Fahrzeug als Mensch-Maschine-Schnittstelle und vor allem dem Infotainment. Sowohl die innovative Beleuchtung als auch den steigenden Bedarf an Bildschirmen wollen Autobauer mit gedruckten organischen Leuchtdioden, kurz OLEDs, realisieren. Mit den flexiblen und flachen sowie äußerst energieeffizienten OLEDs lässt sich der Innenraum nahezu tapezieren.

Am Siegeszug der gedruckten Elektronik im Fahrzeugbau herrscht kein Zweifel mehr. "In der Automobilindustrie wird die gedruckte Elektronik bereits eingesetzt und viele Entwicklungen stehen kurz vor der Serienreife", betont Mildner und lädt alle Interessierten ein, sich in München auf den aktuellen Stand zu bringen und zugleich inspirieren zu lassen. In der Kombination aus internationaler Fachausstellung und Kongress, der sich in die Blöcke Business, Technik und Wissenschaft unterteilt, informiert die LOPEC so umfassend und branchenübergreifend über die gesamte Wertschöpfungskette der gedruckten Elektronik wie keine andere Veranstaltung. Tomar bringt es auf den Punkt: "Die LOPEC ist ein One-Stop-Shop für Kreativität und die Realisierung von Ideen."

sbr / 05.12.2018