Sogar die notwendige Polarisierung der piezoelektrischen Materialien wurden auf einer automatisierten Polungsanlage hochskaliert, so dass Piezosensoren auch in großen Mengen zeiteffizient konfektioniert werden können. Mit Pick-and-Place Technologien wurden auf den Papiersubstraten zusätzliche mikroelektronische Bauteile wie Batterien oder Chips für die Kommunikation integriert. Vorteile für Klima und Umwelt Wie ressourcenschonend genau gedruckte Elektronik auf Papier ist und wo Verbesserungspotenziale stecken, das wurde begleitend in einem Life Cycle Assessment (LCA) bewertet. Der Austausch von organischem oder anorganischem Substrat durch Papier vereinfacht das spätere Recycling und reduziert das Abfallaufkommen sowohl in der Herstellung als auch am Ende der Lebensdauer des Produkts. Druckprozesse verbrauchen weniger Energie und Ressourcen als konventionelle Halbleiterprozesse, auch wird das Design im Hinblick auf späteres Recycling vereinfacht. Ein direkter Vergleich zwischen Papier- und PET-Substraten für die Herstellung elektronischer Komponenten ergab deutliche Vorteile von Papier im Vergleich zu PET.
Die gedruckte Elektronik bietet heute schon die Möglichkeit von völlig neuartigen elektrisch funktionalen Baugruppen. Durch die Kombination von innovativen Materialien, kostengünstigen Fertigungstechnologien und Hybriden mit traditionellen Elektronikmaterialien werden komplett neue Produktklassen und Anwendungen möglich. Der Markt für gedruckte Elektronik soll weltweit von 24 Mrd. $ in 2014 auf über 70 Mrd. $ in 2024 ansteigen. Große Potentiale hat die neue Technologie z. B. in den Anwendungsfeldern Automotive, Energie, Gebäude, Weiße Ware, Unterhaltungselektronik, Textilien, Logistik, Beleuchtung, Verpackung, Pharma und Printmedien. Die Netzwerkplattform Printed Electronics Franken wurde 2015 von der ENERGIEregion Nürnberg e. V. gegründet, um die zahlreichen Kompetenzen von nordbayerischen Unternehmen und wissenschaftlichen Institutionen im Bereich der gedruckten Elektronik gewinnbringend zu vernetzen. Die Wertschöpfungskette in der Region reicht dabei von der Materialherstellung, über Prozessentwicklung und Fertigungstechnologien, bis hin zu Produkten.
"Noch vor drei Jahren galten die Entwickler und Promotoren eher als spleenig. Heute erhalten wir immer mehr konkrete Projekt- und Produktanfragen", sagt Arved Hübler, Leiter des Instituts für Print- und Medientechnik an der Technischen Universität Chemnitz, das sich auf gedruckte Elektronik spezialisiert hat. Von einem Durchbruch mag er zwar nicht sprechen, wohl aber von einem "positiven Trend". In den Bereich der gedruckten Elektronik gehören insbesondere elektrische Schaltungen aus Kunststoffen, Batterien und Messfühler, Displays und Leuchtkörper. Der Automobilhersteller Audi beabsichtigt, sein Modell TT in diesem Jahr mit gedruckten Rückleuchten auszustatten. Mehrere Sportartikelhersteller wollen sogenannte Smartshirts anbieten, die gedruckte Sensoren enthalten und Aufschluss über die körperliche Aktivität geben. In der Medizintechnik werden gedruckte Elektroden beispielsweise für EKG-Untersuchungen erprobt. "Die Produkte haben den Vorteil, dass sie dünn, leicht und flexibel, aber trotzdem robust sind", erklärt Klaus Hecker, Geschäftsführer der Organic and Printed Electronics Association (OE-A) im Verband Deutscher Maschinen- und Anlagenbau, Frankfurt.
Standardverfahren gibt es nicht Der gedruckten Elektronik liegen leitfähige, halbleitende oder dielektrische Tinten und Pasten zugrunde. Diese können großflächig und kostengünstig auf Folie, Polyester oder anderen Kunststoffen sowie auf Papier, Glas oder Textilien gedruckt werden. Entscheidend ist, dass sich die Materialien in Druck- und Beschichtungsprozessen verarbeiten lassen. Ein Standardverfahren für die Herstellung von gedruckter Elektronik gibt es nicht. Es kommt immer auf die spezielle Anwendung, die Tinte und das Substrat an. Der Hersteller muss sich fragen, ob es eine hohe Auflösung, einen hohen Durchsatz oder eine sehr hohe Homogenität braucht. Es werden fast alle industriellen Druckverfahren eingesetzt. Tief- oder Flexodruck sind genauso möglich wie Sieb- und Inkjet-Druck. Diese Verfahren müssen aber für den Druck von Elektronik modifiziert werden. Daneben können Hersteller auch aus der klassischen Halbleiterfertigung bekannte Verfahren wie das Aufdampfen einsetzen. Die Kombination all dieser Verfahren und die Erfahrungen aus anderen Industriezweigen wie der Halbleiterfertigung oder der Druckindustrie machen eine Massenproduktion erst möglich.
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