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Smarter leben mit gedruckter Elektronik

Ob Solarzellen, die sich auf Dächer und Fassaden kleben lassen, Ski mit eingebauten Sensoren oder neuartige Lichttherapien gegen Gelbsucht bei Babys – erst durch Elektronik sind die genannten Innovationen realisierbar. Der Grund: Nur Schaltkreise, Sensoren und andere Elektronikkomponenten aus dem Drucker sind so leicht, dünn und kostengünstig in der Herstellung, dass sie sich unauffällig in unterschiedliche Produkte integrieren lassen.

Smart-Living-Technologien mit gedruckter Elektronik helfen schon jenen, die gerade erst das Licht der Welt erblickt haben. So zeigt das niederländische Unternehmen Bilihome im Innovation Showcase der LOPEC eine Weste für Babys mit Gelbsucht. Über die Hälfte der Neugeborenen leidet unter dieser Leberstörung. In den meisten Fällen klingt die Gelbsucht von allein ab, manchmal aber ist eine Phototherapie notwendig, um schwere Hirnschäden zu verhindern. Die Weste mit gedruckter Elektronik und integrierten LEDs macht eine Blaulichtbehandlung möglich, die den Säugling nicht einschränkt und sich sogar für Frühgeborene eignet. Bei der herkömmlichen Lichttherapie müssen den Babys die Augen verbunden werden, damit ihre Netzhäute nicht geschädigt werden.

Forscher vom niederländischen Holst Centre wiederum haben eine ultradünne Matte mit gedruckten Sensoren entwickelt, die Körperhaltung, Atem- und Herzfrequenz einer Person erfasst. Unter ein Bettlaken gelegt, erlaubt sie zum Beispiel das Monitoring von schlafenden Babys oder Personen mit Schlafapnoe. Das Holst Centre ist traditionell auf der LOPEC vertreten und wird dieses Jahr einen Short Course im Rahmen des LOPEC Kongresses anbieten.

Gedruckte Sensoren zur Überwachung von Körperfunktionen stecken auch in dem Covid-19-Pflaster der LOPEC-Aussteller Henkel und Quad Industries. Das Pflaster erfasst Vitalparameter wie Atmung, Herzfrequenz und Körpertemperatur von Coronapatienten und überträgt sie an eine Cloud. Das medizinische Personal vermeidet so direkte Berührungspunkte mit den Infizierten und hat deren Gesundheitsstatus dennoch im Blick.

Schlaue Ski und E-Textilien

Die Sensortechnik für das Gesundheitsmonitoring wird außerdem in Kleidung integriert, zum Beispiel in Shirts für Sportler. Im Freizeitbereich setzt sich gedruckte Elektronik ohnehin immer stärker durch. Zu den jüngsten Produktentwicklungen zählen Ski mit integrierten Sensoren, die der österreichische Skisportartikel-Hersteller Atomic zusammen mit Wissenschaftlern von der Forschungsgesellschaft Joanneum Research aus Graz konzipiert hat. Die gedruckten Sensoren und weitere flexible Elektronikkomponenten wie Batterie und Solarzelle werden dafür auf die Ski laminiert. Seine Belastbarkeit hat das Sensorsystem bereits unter realen Bedingungen bewiesen. Trotz Kälte, Schnee und Wind arbeitete es zuverlässig und erlaubte Online-Messungen der Skidurchbiegung. Die Ski werden im LOPEC Innovation Showcase zu sehen sein.

Bei den Ski handelt sich nicht um die erste Anwendung von gedruckter Elektronik im Wintersport. Jacken mit gedruckten hauchdünnen Heizelementen feierten bereits 2018 bei den Olympischen Winterspielen ihre Premiere. Das Modeunternehmen Ralph Lauren hatte die US-Mannschaft damit ausgestattet. „Mode- und Textildesigner sind begeistert von der gedruckten Elektronik, denn sie erweitert ihre Gestaltungsmöglichkeiten enorm“, unterstreicht Klaus Hecker, Geschäftsführer des Branchenverbandes und LOPEC-Mitveranstalters OE-A (Organic and Printed Electronics Association). Die smarten Textilien nicht nur heizen, sondern auch leuchten und blinken können. Einen Überblick über Trends auf diesem Gebiet gibt die Session „Intelligente Textilien“, die im Rahmen der Technical Conference des LOPEC-Kongresses am 24. März stattfindet. Zu den Referenten zählt Designerin Madison Maxey, Gründerin des US-Unternehmens Loomia. Maxey, die 2016 auf der Liste „30 under 30“ des Wirtschaftsmagazins „Forbes“ stand, entwickelt elektronische Textilien für vielfältige Zwecke und kooperiert mit Unternehmen wie Adidas, Google und North Face.

Intelligente Gebäudetechnik

Anwendungen der gedruckten Elektronik erobern den Massenmarkt und beweisen ihre Verlässlichkeit derzeit als Helfer im Management der Coronapandemie. Das zeigt nicht nur das oben erwähnte Covid-19-Pflaster, sondern auch die smarte Fußmatte des LOPEC-Ausstellers InnovationLab aus Heidelberg. Sie hilft dem Einzelhandel bei der Distanzkontrolle. Ausgestattet mit einem Zählsystem gibt sie an, wie viele Leute sich in einem Geschäft befinden. Dank der eingebetteten über 8000 Einzelsensoren unterscheidet die Matte zwischen menschlichen Schritten und den Rädern eines Einkaufswagens. „In gewisser Hinsicht hat die Bedrohung durch Covid-19 der gedruckten Elektronik einen Schub gegeben, die Innovationen sind aber weit über die Pandemiebewältigung hinaus von Bedeutung“, sagt OE-A Geschäftsführer Klaus Hecker. So lässt sich anhand der smarten Fußmatte bei einem Gebäudebrand schnell überprüfen, ob alle Personen die Räume verlassen haben. Museen wiederum können damit vor der Schließung erkennen, wo sich noch Besucher aufhalten.

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Gedruckte Elektronik steigert zudem die Nachhaltigkeit und Energieeffizienz von Gebäuden. Die aufklebbaren Solarfolien von LOPEC-Aussteller Heliatek aus Dresden beispielsweise machen aus nahezu jedem Gebäude einen Ökostromproduzenten. Wegen ihrer Flexibilität und des geringen Gewichts eignen sie sich selbst für geschwungene Dächer und Fassaden sowie für Gebäude mit schwacher Statik. Heliatek druckt die Solarfolien im Rolle-zu-Rolle-Verfahren und feierte im vergangenen Jahr den offiziellen Start der kommerziellen Produktion.

Für Innenräume hat die gedruckte Elektronik ebenfalls einiges zu bieten. Ein Beispiel ist das außergewöhnliche Beleuchtungskonzept des LOPEC-Aussteller Lumitronix aus Hechingen. Der Hersteller von LED-Technik bedruckt große Bahnen aus Papier mit leitfähigen Strukturen und bestückt sie mit kleinen LEDs. Die im Rolle-zu-Rolle-Verfahren produzierten Leuchttapeten sind in Längen bis 100 Meter erhältlich. Die Option von zusätzlich integrierbaren Sensoren zur Messung von Temperatur, Luftfeuchtigkeit und anderen Parametern macht aus den Leuchtpapieren eine wahrhaft smarte Lösung.

Neben diesen und vielen weiteren Produkten, die bereits kommerziell erhältlich sind oder kurz vor der Marktreife stehen, informiert die LOPEC über neue Druck- und Trägermaterialien sowie über Anlagen für die Realisierung von Smart-Living-Technologien. „Mit der Kombination aus Fachmesse und Kongress bilden wir die gesamte Wertschöpfungskette der gedruckten Elektronik von der Forschung bis zur Anwendung ab“, betont LOPEC Projektleiter Armin Wittmann. Die LOPEC richtet sich an Vertreter aus den verschiedensten Branchen, die ihr Geschäft fit für die Zukunft machen wollen. Denn eins steht fest: An der gedruckte Elektronik führt in der digitalisierten, vernetzten Welt von morgen kein Weg vorbei.

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