Was ist gedruckte Elektronik?
Gedruckte Elektronik (englisch printed electronics) ist die Integration von organischer Halbleiter-Elektronik in (klassische) Print-Produkte. Sie gehört zu den primären Anwendungen im Bereich des funktionalen Druckens und ist eine Ergänzung der konventionellen Elektronik. Folgende Merkmale zeichnen gedruckte Elektronik aus:
- Sie basiert auf flexiblen Substraten aus spezifisch funktionalisierten Polymerfolien (Kunststoff-Halbleiter).
- Sie ist großflächig gestaltbar.
- Sie ist weniger als ein Millimeter dünn.
In welchen Verfahren wird gedruckte Elektronik produziert?
Gedruckte Elektronik – genauer: die Halbleiter aus Kunststoff – lassen sich im Massendruck einfach und immer kostengünstiger produzieren. Drei Verfahren kommen dafür im Wesentlichen zur Anwendung:
- Siebdruck
- Flexodruck
- Inkjetdruck
Im Siebdruck-Verfahren gedruckte Elektronik
Der Siebdruck ist imstande, dicke Schichten aus pastosen Materialien zu erzeugen, und wird daher für die industrielle Produktion von gedruckter Elektronik eingesetzt. Hergestellt werden in diesem Verfahren beispielsweise:
- Leiterbahnen aus anorganischen Materialien, z. B. für Leiterplatten, Antennen oder Glucose-Teststreifen
- isolierende Passivierungsschichten
Im Flexodruck-Verfahren gedruckte Elektronik
Das Flexodruck-Verfahren bietet mehrere Eigenschaften, die der Produktion von gedruckter Elektronik zugutekommen:
- Die flexiblen Druckformen werden mittels Laserdirektgravur hergestellt, wodurch sehr feine Strukturen möglich sind.
- Für das Reinigen der Druckformen nach dem Lasern erfolgt mit Wasser (ohne Lösemittel).
- Tinten und Pasten mit leitenden, magnetischen hydrophoben, lichtleitenden oder korrosiven Eigenschaften können verdruckt werden.
Hergestellt werden im Flexodruck beispielweise Leiterplatten, Sensor- oder Speicher-Etiketten. Aber auch für RFID-Antennen oder smarte Verpackungen (beispielsweise für Arzneimittel) kann das Verfahren zum Einsatz kommen.
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Im Laser-Inkjet-Verfahren gedruckte Elektronik
Beispiele für im Laser-Inkjet-Verfahren gedruckte Elektronik sind Anwendungen aus der Leiterplatten- und Keramikindustrie. Das Besondere an dem Verfahren – dem sogenannten Lasersonic-Prozess – ist, dass der Tropfen anstatt aus einer Düse durch Laserbeschuss direkt aus der Oberfläche eines Farbfilms emittiert und so unmittelbar und berührungslos auf den Bedruckstoff übertragen wird. Lasersonic kann neben handelsüblichen Druckfarben auch sehr viele Funktionspigmente verdrucken.
Auch ist mit dem Laser-Inkjet-Verfahren erstmals der gesamte Farbraum, den auch die konventionellen Druckmaschinen verwenden, digital nutzbar. Kostspielige Druckkopfwechsel sollen mit der Lasersonic-Technologie genauso der Vergangenheit angehören wie teure Spezialtinten.
⇒ Weitere Informationen zum Inkjet finden Sie hier.
Grundlagenwissen Drucktechnik
Weitere Basis-Informationen zu den Themen Datenerstellung, Druck und Weiterverarbeitung finden Sie in unserem E-Dossier “Grundlagenwissen Drucktechnik”.
Der Inhalt im Überblick:
- Datenworkflow und medienneutrale Speicherung
- Prepress-Systeme – Von den Daten zum Druck
- Digitaldruckverfahren
- Offsetdrucksysteme
- Bedruckstoffe und Veredelung
- Druckfarben
- Druckweiterverarbeitung
- Logistik und Materialfluss
- Neue Anwendungen
⇒ Hier erfahren Sie mehr über das “Grundlagenwissen Drucktechnik”! ⇐
Für welche Anwendungen wird gedruckte Elektronik benötigt?
Inzwischen gibt es eine Reihe von Anwendungen, wo die gedruckte und organische Elektronik benötigt wird und sogar auf dem Weg in breite Massenmärkte ist. Von der Rolle gedruckte integrierte Systeme sind kostengünstig, kompakt und energieeffizient. Leitfähige Polymere (Pedots) werden bereits in größeren Mengen drucktechnisch produziert. Beispiele für elektronische Anwendungen sind:
- Konsumgüter
- Industriesteuerungen
- gedruckte Sensoren und Antennen für die Automobil-Industrie
- Antistatik-Beschichtungen
- OLED-Displays (organische Leuchtdioden-Anzeigen), z. B. für Navigationsgeräte oder Klimaanlagen
- Elektrolumineszenz-Displays
- organische Photovoltaik (OPV), also die Produktion von Solarzellen-Elementen
- elektronische Produkt-Label zum Schutz vor Fälschungen
- Temperatursensoren für Lebensmittel-Verpackungen
Der Übergang von der Mikro- zur Nanotechnologie (nano = der millionste Teil eines Millimeters) wird für Print-Anwendungen aller Voraussicht nach ganz neue Perspektiven ermöglichen.
Gedruckte Elektronik in der Praxis
Die gedruckte und organische Elektronik eröffnet vielen Branchen ungeahnte technische und gestalterische Möglichkeiten. Aber – in welchen Bereichen wird Elektronik schon großflächig gedruckt und womit und worauf wird gedruckt? Das E-Dossier “Gedruckte Elektronik in der Praxis” gibt Antworten auf diese Fragen.
⇒ Hier: Weitere Infos zum E-Dossier “Gedruckte Elektronik in der Praxis”! ⇐
Aktuell im Fokus: Gesundheitsversorgung
Ein Thema, das die Hersteller von gedruckter Elektronik derzeit bewegt, ist die Gesundheitsversorgung. Sie rückt neben dem Unterhaltungs- und Automobilsektor immer mehr in den Fokus. Dr. Ton van Mol, Technical Chair des Lopec-Kongresses und Geschäftsführer des Holst Centre in Eindhoven (Niederlande), sagte dazu im Rahmen der internationalen Fachmesse Lopec 2017: “Eine Idee ist, gedruckte Elektronik für das Gesundheitsmonitoring von Patienten in ihren eigenen vier Wänden zu nutzen. Das Ziel lautet, Probleme rechtzeitig zu erkennen, damit immer weniger Leute auf eine Behandlung im Krankenhaus angewiesen sind.”
Und wie sieht das in der Praxis aus? Dr. Ton van Mol: “Das Monitoring von Vitalfunktionen gelingt hier am einfachsten über Sensoren, die direkt und ständig auf der Haut getragen werden, integriert in eine Art Patch, in Bandagen oder Kleidungsstücke. Für einen optimalen Hautkontakt brauchen wir stretchfähige elektronische Komponenten, denn Menschen bewegen sich und dehnen die Haut dabei. Hier bietet die gedruckte Elektronik einen klaren Vorteil, denn sie behält ihre elektronischen Eigenschaften auch bei Dehnung und kann auf flexible Folien oder Textilien aufgebracht werden.”
In anderen Bereichen der Medizin wird gedruckte Elektronik bereits verwendet, etwa für Schnelltests oder für Verpackungen von Arzneimitteln. Diese können die regelmäßige Einnahme kontrollieren, erklärt Dr. Ton van Mol: “Auf die Blisterverpackungen sind kleine Schaltkreise gedruckt, die unterbrochen werden, wenn der Patient seine Pille entnimmt. Über ein Funksignal lässt sich das verfolgen.”
Lopec – Messe für gedruckte Elektronik
Die Lopec ist eine internationale Fachmesse mit Kongress für gedruckte Elektronik, sie findet jedes Jahr im März auf dem Gelände der Messe München statt. Gezeigt werden Druckmaterialien und -anlagen sowie Prototypen und Produkte mit gedruckten Elektronikkomponenten. Die folgende Übersicht fasst die wichtigsten aktuellen Daten zur Lopec zusammen:
| Kontakt: | Lopec-Besucher-Hotline Messegelände 81823 München |
| Telefon: | +49 89 949-11618 |
| Website: | www.lopec.com |
| Anzahl Kongressbeiträge der letzten Veranstaltung: | rund 200 Beiträge aus 25 Ländern |
| Anzahl Aussteller der letzten Veranstaltung: | 163 Aussteller aus 19 Ländern |
| Anzahl Besucher der letzten Veranstaltung: | 2.700 Teilnehmer aus 44 Ländern |
| Nächster Termin: |
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Wie sieht gedruckte Elektronik in der Zukunft aus?
Den Einschätzungen der Lopec-Veranstalter zufolge wird gedruckte Elektronik in Zukunft mehr und mehr zur Anwendung kommen: Insbesondere bei Sensoren für smarte Gebrauchsgegenstände sowie für die digitalisierte Industrie sei die Nachfrage gestiegen, heißt es in der Zusammenfassung zur Lopec 2018. Als Beispiele für aktuelle Innovationen werden genannt:
- leitfähige Nanotinten
- rollbares Glas als Trägermaterial
- extrem dünne Sensoren
Gedruckte Elektronik auf Papier
Dem Institut für Print- und Medientechnik der TU Chemnitz ist es gelungen, den Druck von Elektronik auf Papier in eine Rollenfertigung zu überführen. Gedruckt werden Lautsprecher für einen Bildband: Beim Umblättern beginnt der Lautsprecher im Inneren des Blattes zu tönen. Das Projekt wird vom Bundesministerium für Bildung und Forschung über drei Jahre mit rund 1,4 Mio. Euro gefördert.
⇒ Nähere Informationen zu den im Rolle-zu-Rolle-Verfahren gedruckten Lautsprechern finden Sie hier.
Jobs in der Produktion von gedruckter Elektronik
Wer einen Job in der Produktion von gedruckter Elektronik – oder generell in der Druckbranche – sucht, sollte regelmäßig den Stellenmarkt von print.de aufrufen. Die Stellenangebote auf unserer Seite stammen direkt von den Unternehmen und sind nach Aktualität gelistet. Sie können nach Beruf sowie nach Ort oder Postleitzahl gefiltert werden.
⇒ Freie Stellen finden Sie hier im Stellenmarkt auf print.de.
Artikel unter Verwendung von Beiträgen von Frank Lohmann.
Erstmals erschienen 2012/15, letzte Aktualisierung 29.03.2019.