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Die nächste Generation intelligenter vernetzter Produkte mit kostengünstiger, flexibler Elektronik näher bringen

Gedruckte elektronische Etiketten könnten aus Alltagsgegenständen intelligente Geräte machen, die kabellos miteinander Daten austauschen. Ein EU-finanziertes Projekt beschäftigte sich mit den entscheidenden materiellen Fortschritten, die für Anwendungen im Internet der Dinge erforderlich sind – zunächst in den Bereichen Verpackung, Gesundheitswesen und Haushaltsgeräte.

Industrielle Technologien

Die Anzahl der mit dem Internet verbundenen Geräte, einschließlich der Maschinen und Sensoren, aus denen das Internet der Dinge besteht, wächst mit konstanter Geschwindigkeit. Schätzungen zufolge könnten bis 2025 75 Milliarden Geräte im Internet der Dinge rund um den Globus vorhanden sein und alles von Fahrzeugen bis hin zu Smartphones und Haushaltsgeräten abdecken. Die Branche des Internets der Dinge könnte im selben Zeitraum wirtschaftliche Auswirkungen im Wert von mehr als 11 Billionen USD haben. Das bedeutet, dass der Zugang zu den kommerziellen Möglichkeiten des Internets der Dinge für Unternehmen von größter Bedeutung sein könnte, um Innovation aufrechtzuerhalten. Das EU-finanzierte NECOMADA-Projekt bietet Unternehmen eine Möglichkeit, die Integration von Elektronik in eine Vielzahl von Alltagsgegenständen zur Wirklichkeit werden zu lassen.

Ein Blick über Silizium und konventionelle Materialien hinaus

„Einer der wichtigsten Treiber von NECOMADA war es, Etiketten für Nahfeldkommunikation und Radiofrequenz-Identifizierung (RFID) so günstig wie möglich zu produzieren“, bemerkt Neville Slack, Leiter für Geschäftsentwicklung bei CPI’s National Formulation Centre und Koordinator von NECOMADA. Um die Ziele des Projekts zu erreichen, blickten die Partner über die traditionellen Methoden und Materialien der Chipherstellung hinaus. „Wir suchten Alternativen zu den üblicherweise in gedruckter Elektronik verwendeten Materialien. Unter anderem verwendeten wir leichte und flexible Substratmaterialien, wie zum Beispiel Kunststoff und Papier, anstelle von Silizium. Um die Kosten weiter zu verringern, reduzierten wir den Anteil an Silber in den Tinten und den Klebstoff, der die flexiblen Chips mit der Antenne verbindet“, erklärt Slack. Im Vergleich mit hochmodernen Materialien zeigte Silber akzeptable Leitfähigkeitswerte bei sehr geringen Belastungen (weniger als 10 % nach Masse).

Demonstrationsvorhaben

NECOMADA testete Materialien und Prozesse auf einer Rolle-zu-Rolle-Pilotanlage beim CPI. Die Open-Access-Pilotanlage, die Partnern aus der Industrie für die Nutzung zur Verfügung steht, um ihre innovativen Produkt- und Materiallösungen zu testen, kann komplexe Systeme mit den Durchsätzen und Kosten zusammenstellen, die für Anwendungen mit hohen Volumen erforderlich sind. Zu den ersten Zielanwendungen für Demonstrationsprodukte zählten Etiketten für Nahfeldkommunikation und Radiofrequenz-Identifizierung. Als Nachweis der Machbarkeit produzierten die Projektpartner 9 000 passive Nahfeldkommunikationsetiketten für schnelllebige Konsumgüter und 1 000 passive Nahfeldkommunikationsetiketten auf Metalloberflächen. Letztere wurden mit einer Ferritschicht zum Schutz des Magnetfelds ausgestattet. Des Weiteren produzierten die Partner 200 ultrakompakte Etiketten mit einer Kombination aus Nahfeldkommunikations- und Radiofrequenz-Identifizierungs-Technologie für Haushaltsgeräte und 1 000 aktive Etiketten für die Nahfeldkommunikation zur Anbringung an Pharmazeutika, die die Temperatur im Lauf der Zeit aufzeichnen. „Unsere Pilotanlage ist die erste, die ultradünne und flexible Lösungen produziert, welche mit Fertigungsplattformen für hohe Volumen kompatibel sind“, ergänzt Slack.

Zukunftspotenzial

Insgesamt konzentrierte sich das Projekt auf die Senkung der Kosten zukünftiger Geräte für das Internet der Dinge durch die Entwicklung neuer leitender Tinten und flexibler Klebstoffe, die die Effektivität, Produktivität und Geschwindigkeit der Fertigung gedruckter Elektronik verbessern. „Das Internet der Dinge ist nun angekommen und dank NECOMADA sind wir gut positioniert, um Unternehmen beim Zugriff auf sein Potenzial zu helfen.“ Slack schließt: „Gedruckte und flexible Elektronik wird eine Kernkomponente neuer Märkte werden. Die im Rahmen des Projekts NECOMADA entwickelten dünnen und flexiblen Lösungen bereiten den Weg für die Produktion kostengünstiger, allgegenwärtiger Datenquellen zur Erfassung und Überwachung in einem breiten Spektrum von Anwendungen.“

Schlüsselbegriffe

NECOMADA, Etiketten, Nahfeldkommunikation, Internet der Dinge, gedruckte Elektronik, Radiofrequenz-Identifizierung (RFID), CPI, flexible Elektronik, Tinten, Klebstoff

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