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Gedruckte Elektronik unterstützt die Mobilitätswende

Gedruckte Elektronik unterstützt die Mobilitätswende

In Zeiten des Umbruchs setzt die Auto- und Luftfahrtindustrie auf gedruckte Elektronik. Unter dem Fokusthema Mobility informiert die LOPEC, internationale Fachmesse und Kongress für flexible, organische und gedruckte Elektronik, über Innovationen für den Verkehr zu Land und in der Luft.

„Auf der LOPEC sehen wir mehrere Beispiele dafür, dass organische und gedruckte Elektronik den Sprung ins Automobil geschafft hat“, kündigt Klaus Hecker, Geschäftsführer des Branchenverbandes und LOPEC-Mitveranstalters OE-A (Organic and Printed Electronics Association), an. So stattet Autobauer Audi sein Modell Q5 und A8 bereits mit OLED-Heckleuchten aus. Die organischen Leuchtdioden, kurz OLEDs, begeistern, denn sie leuchten flächig, nicht punktförmig wie klassische LEDs. Die neuen Heckleuchten steigern zudem die Sicherheit im Verkehr, da sie Funktionen wie eine Annäherungserkennung besitzen. Audi zeigt die innovativen OLED-Heckleuchten im LOPEC Innovation Showcase.

„Gedruckte Elektronik bietet dem Fahrzeugbau einen Mehrwert, der noch lange nicht ausgereizt ist“, unterstreicht Klaus Hecker. So gewinnen OLEDs mit dem Trend zum autonomen Fahren immer mehr an Bedeutung, denn sie erleichtern die Interaktion mit anderen Verkehrsteilnehmern. Da die OLED-Leuchten aus mehreren Panels mit einzeln adressierbaren Segmenten bestehen, könnten sie zukünftig auch Warnzeichen bei Stau oder Nebel, Pfeile und andere Symbole sowie kurze Nachrichten anzeigen. Mit transparenten OLEDs könnten sogar Autofenster zum Display werden.

Wandlungsfähige Karosserien und neue Heizkonzepte für E-Autos

Den Traum von der Karosserie, die ihre Farbe auf Knopfdruck ändert, hat BMW jetzt mit der von E-Book-Readern bekannten Technik demonstriert. Zumindest Weiß, Schwarz und Grautöne lassen sich technisch realisieren, wie der Autobauer kürzlich anhand des Konzeptautos BMW iX Flow zeigte. Das wandlungsfähige Gefährt ist mit einer Folie beschichtet, die Mikrokapseln mit elektrisch geladenen weißen und schwarzen Pigmenten enthält. Auf Knopfdruck mischen sie sich und die Karosserie variiert ihre Farbe. Da die Folie in einzeln ansteuerbaren Segmenten aufgebracht wird, lassen sich sogar Muster auf die Fahrzeugaußenhaut zaubern. Pete Valianatos vom Unternehmen E Ink wird die Technik am 24. März auf dem LOPEC Kongress vorstellen und darüber hinaus auf selbsttönende Scheiben und elektronische Nummernschilder eingehen.

„Der Farbwechsel der Karosserie ist mehr als eine Spielerei“, betont Wolfgang Mildner, General Chair des LOPEC Kongresses und CEO des Beratungs- und Technologieunternehmens MSWtech, „denn wer an heißen Tagen die Farbe seines Autos von Schwarz auf Weiß ändert, spart Energie für die Klimaanlage.“ Im Winter wiederum reduziert sich beim Wechsel auf Schwarz der Verbrauch an Heizenergie. Besonders für E-Autos ist das hilfreich, denn ihre Motoren produzieren keine nennenswerte Abwärme für die Beheizung des Innenraums. Heizen mit Batteriestrom wiederum reduziert die Reichweite des E-Mobils.

Eine Lösung bietet die gedruckte Elektronik mit jenen Heizfolien, die bereits in Autositzen verbaut werden. LOPEC-Aussteller Louisenthal stellt transparente Heizfolien her, die sich in Seitenverkleidungen, Lenkräder und beliebige andere Fahrzeugteile integrieren lassen – ein effektives Heizkonzept, denn die Wärme wird dort erzeugt, wo sie gewünscht ist. LOPEC-Aussteller Henkel aus Düsseldorf präsentiert in München leitfähige Tinten für den Druck solcher Heizelemente, die darüber hinaus mit einem integrierten Sicherheitsfeature überzeugen: Die maximale Temperatur lässt sich über die Zusammensetzung der Tinte steuern, sodass die Heizelemente zum Beispiel bei 60 Grad Celsius automatisch abschalten und eine Überhitzung verhindern. Das Unternehmen hat mittlerweile eine ganze Serie an Tinten mit vordefinierten Temperaturgrenzen entwickelt.

Gedruckte Sensoren in Lenkrad, Sitzen & Co.

„Die E-Mobilität ist einer der Haupttreiber der gedruckten Elektronik“, weiß Wolfgang Mildner, fügt aber an, dass die Entscheidung für gedruckte Elektronik nicht nur rein technisch getrieben sei: „Immer häufiger fordern Designer den Abschied von der konventionellen Elektronik.“ Klobige Knöpfe und Schalter etwa wollen die Fahrzeuggestalter zunehmend durch smarte Oberflächen mit geschwungenen Displays und integrierten Touch-Funktionen ersetzen.

Bedienmodule mit gedruckten Sensoren haben schon Eingang in die Serienproduktion gefunden. Volkswagen beispielsweise stattet die Lenkräder seiner Fahrzeuge ID.3 und ID.4 sowie einige Golf-Modelle standardmäßig mit solchen Touch-Panels aus. Die Sensoren werden mit einer Silbertinte als feines Metallgitter auf eine Folie gedruckt, die flächig von hinten auf das Bedienelement aufgebracht und im Mittelteil des Lenkrads verbaut wird. An der Entwicklung des VW-Lenkrads, das im LOPEC Innovation Showcase ausgestellt wird, waren die bayrischen Unternehmen PolyIC und Kunststoff Helmbrechts beteiligt. Wolfgang Clemens von PolyIC wird in seinem Kongressvortrag am 22. März auf die Fertigung und Integration der Sensorfolie eingehen. Christoph Ernst von Kunststoff Helmbrechts stellt auf dem LOPEC Kongress am 24. März ein ähnliches Touch-Panel vor, das in die Autotür integriert wird.

Neben Touch-Sensoren finden sich in einem modernen Fahrzeug zahlreiche weitere Sensoren. Sie erfassen Umgebungs- sowie Motorparameter, steuern Airbags, ABS-Systeme und vieles mehr. Noch basieren viele Systeme auf konventioneller Elektronik, aber Druckverfahren setzen sich in der Sensortechnik immer mehr durch. LOPEC-Aussteller IEE aus Luxemburg etwa stellt gedruckte Sitzbelegungssensoren bereits millionenfach her. Zusammen mit dem Sitzhersteller Recaro hat auch LOPEC-Aussteller InnovationLab aus Heidelberg einen Autositz mit integrierten gedruckten Sensoren entwickelt. Der Sitz registriert Fahrzeuginsassen und unterscheidet sie von anderen Objekten. Er erinnert an das Anlegen des Gurtes oder deaktiviert den Airbag, wenn er einen Kindersitz erkennt.

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Auf der LOPEC präsentiert InnovationLab zudem eine Sensorlösung, die bei der Optimierung von Batterien für E-Autos hilft. Das System besteht aus Folien mit gedruckten Temperatur- und Drucksensoren, die zwischen den einzelnen Batteriezellen platziert werden. Sie überwachen den Lade- und Entladevorgang, messen den Ladezustand und erkennen ein unregelmäßiges Verhalten der Batterie. Solche Daten aus dem Innern der Batterie sind bislang nur schwer zugänglich, aber unerlässlich, um die Leistung und Lebensdauer von Batterien zu steigern.

Zu Land und in der Luft: Wachstumsmarkt Mobility

Die Beispiele zeigen: Gedruckte Elektronik spielt für die Automobilindustrie schon heute eine Schlüsselrolle. „Der Fahrzeugbau ist bereits einer der größten Märkte für flexible und gedruckte Elektronik“, sagt OE-A-Geschäftsführer Klaus Hecker und prognostiziert weiteres Wachstum in diesem Bereich. Die Autohersteller machen dabei nur den Anfang. Leichte Elektronikbauteile sind besonders auch in der Luftfahrt gefragt, wie Alois Friedberger von Airbus am 23. März auf dem LOPEC Kongress betonen wird. Die Luftfahrtbranche verspricht sich von gedruckter Elektronik große Vorteile, nicht nur hinsichtlich des geringen Gewichts und der vereinfachten Installation. Vor allem die sicherheitsrelevante Redundanz ist mit gedruckter Elektronik leichter umsetzbar, denn mehrere Sensoren können kostengünstig in einer dünnen Folie integriert werden.

Ob zu Land oder in der Luft: Gedruckte Elektronik sorgt für mehr Komfort, Sicherheit und Nachhaltigkeit im Verkehr. Was heute schon kommerziell umgesetzt ist, welche Neuheiten kurz vor der Marktreife stehen und wie die gedruckte Elektronik die Mobilität von morgen gestalten wird, erfährt man nirgendwo besser als auf der LOPEC in München.

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