Die Productronica 2021, Weltleitmesse für Elektronikfertigung, hat es verdeutlicht: Gedruckte Elektronik und insbesondere gedruckte Sensoren werden in den nächsten Jahren weiter an Bedeutung gewinnen. Diesen Trend bestätigten zahlreiche Projektanfragen am Messestand von binder electronic solutions, auf dem sich das binder ITZ zusammen mit binder introbest und binder ems präsentierte. Ein Rekordwert von 88 Leads für das ITZ am Ende der Messe unterstreicht das Potenzial des Technologiefelds der Printed Electronics für binder.
Sensorische Funktionsschichten für Medizin, Industrie und Gebrauchsgüter
Zu den Exponaten des binder ITZ gehörten Prototypen und Muster für Funktionsschichten, die im Sieb- und Tampondruck hergestellt werden. Mit dem von binder entwickelten Druckverfahren lassen sich Oberflächen gezielt funktionalisieren, um beispielsweise Sensorikkomponenten zu erzeugen: Touch-, Temperatur- oder Kraftsensoren lassen sich so direkt auf Kundenbauteile applizieren. Gedruckte Sensoren dieser Art werden beispielsweise in der Medizintechnik stark nachgefragt. In intelligenten Pflastern, sogenannten Smart Patches, können sie als Temperatursensoren zur Fiebermessung oder als Kraftaufnehmer in Bandagen dienen.
Ausgestellt wurden verschiedene Ausführungen gedruckter Touchsensoren – entweder als Einzelsensoren oder als sogenannte Slider, die mehrere aktive Felder umfassen – auf verschiedenen Substraten, wie Glas, TPU-Folie oder Kunststoff. Die Substrate können dabei auf der Oberfläche strukturiert, etwa mit Noppen, oder dreidimensional (zylindrisch oder frei) geformt sein. Die Sensoren können auf Wunsch transparent oder hinter das Substrat gedruckt werden, sodass sie nicht sichtbar sind, und beispielsweise zur Gestensteuerung dienen. Anwender müssen die Oberfläche des jeweiligen Messaufnehmers somit nicht mehr berühren, um mit ihm zu interagieren. Diese Art Sensor lässt sich als Touchfeld in Human Machine Interfaces (HMIs) zur Steuerung von Maschinen einsetzen, aber auch zum Bedienen von Gebrauchsgütern, wie Hausgeräten.
Im Fokus des Besucherinteresses standen vor allem Sensoren für das Internet of Things. Gedruckte Sensoren sind für dieses Umfeld besonders geeignet, da sie nur wenig Bauraum benötigen – Schichtsysteme von weniger als 50 µm Bauhöhe sind möglich. Sie können flexibel oder dehnbar ausgeführt und in verschiedenartigen Designs umgesetzt werden. Einfach und kostengünstig auf verschiedene Geometrien applizierbar, lassen sich so Einzelsensoren oder ganze Sensornetzwerke erzeugen. Ein Beispiel hierfür sind RFID-Tags, mit deren Hilfe sich Informationen über ein Produkt, wie das Verfallsdatum oder der Nachweis einer lückenlosen Kühlkette mittels eines zusätzlichen Temperatursensors, einfach abrufen lassen.
Hybridbaugruppen, dehnbare Leiterbahnen und Funktionstextilien
Kontaktierungslösungen für gedruckte Komponenten sind ein zentraler Aspekt bei sogenannten Hybridsystemen. Diese setzen sich aus einer gedruckten Komponente, üblicherweise dem Sensor, und einer klassischen Elektronik, etwa einer Platine in SMD- oder THT-Ausfertigung, zusammen. Während bei den klassischen Bauteilen bekannte Verfahren wie Löten oder Schrauben zum Einsatz kommen, sind Kontaktierungen bei gedruckten Komponenten wegen der vielfältigen Druckmaterialien schwerer umzusetzen. Das binder ITZ bietet dafür verschiedene Klebe- oder Crimpverfahren an.
Als Beispiel für ein solches Hybridsystem wurde zur Productronica 2021 ein gedruckter Kraftsensor vorgestellt, der mittels Crimpverbindungen an die gedruckten Komponenten und über klassische Lötstellen an die Elektronik für die Auswerteeinheit angeschlossen ist. Zwischen der gedruckten und der klassischen Komponente können Kabel oder gedruckte Leiterbahnen verwendet werden.
Weiterhin begeisterten sich die Besucher am Messestand von binder für dehnbare Leiterbahnen, die beispielsweise als Grundlage für smarte beziehungsweise funktionalisierte Textilien dienen: Hier werden leitfähige Textilien mit herkömmlichen SMD-LEDs bestückt oder auch als Heiztextil verwendet.
Fachkompetenz unter Beweis gestellt
Die Productronica 2021 zählte 20.000 Besucher aus 70 Ländern. 852 Aussteller nahmen dieses Jahr an der Messe teil. Am 60-m2-Stand von binder electronic solutions konnten Interessenten direkt mit Entwicklern und Verantwortlichen für die Serienfertigung ins Gespräch kommen – insbesondere im Hinblick auf kundenspezifische Lösungen ein unschätzbarer Vorteil. Vom Layout der Elektronik über die Kontaktierung, Softwareentwicklung und Serienproduktion können Kundenwünsche im Unternehmensbereich binder electronic solutions zielgerichtet aus einer Hand umgesetzt werden.
Komplettiert wurde der Messeauftritt von binder durch einen Vortrag von Robert Stiehle zum Thema der gedruckten Elektronik an der ZVEI Speaker Corner. Wer wollte, konnte sein Stück gedruckte Elektronik aber auch gleich mitnehmen: Erstmals hat das binder ITZ für die zuvor erwähnten Elektronikkomponenten Musterboxen vorgestellt. Diese enthalten funktionsfähige Sensoren oder gedruckte Schaltungen, die zum Ausprobieren und Weiterdenken anregen sollen.