Bei Funktionsmaterialien und -komponenten kommen Papierprodukte ins Spiel
Forschende des Projekts APPLE (Autonomous printed paper products for functional labels and electronics) konzentrierten sich auf die Entwicklung von elektronischen Schaltungen mit Drucktechnologie und niedrigem Stromverbrauch. Ihre Arbeit ergab eine neue Generation von nachhaltigen und intelligenten Druckprodukten. Von Beginn an zielte APPLE auf Papierprodukte mit speziellen autonomen Eigenschaften ab, die mit den Nutzern interagieren und/oder über Veränderungen in ihrer Umgebung berichten. Dem Team gelang es, hochfunktionelle, bedruckbare Etiketten bereitzustellen, die Temperatur, Toxizität oder Schadstoffbelastung anzeigen können. Anstrengungen im Rahmen des Projekts resultierten in der Entwicklung zukunftsweisender Funktionsmaterialien (Papier, Fasern, Tinten), funktionaler Komponenten (Batterie, Temperatur- und Gassensoren sowie elektrochemische Anzeige und Transistoren) und peripherer Komponenten (Leitungen, Widerstände und Zwischenverbindungen). Weitere Leistungen waren elektrische Simulationsinstrumente und eine spezifische Online-Qualitätskontrolle der gedruckten elektronischen Papierprodukte. Der kostenwirksame Fertigungsprozessablauf von APPLE basiert auf den Verfahren zum Drucken und Einbetten, die üblicherweise in der Druckindustrie zum Einsatz kommen. Er berücksichtigt das Erfordernis, den Druck der elektronischen Bauteile von dem des ästhetischen visuellen Etiketts zu trennen, das die elektronische Schaltung abdeckt und schützt. Die endgültigen APPLE-Demonstratoren erhielten im März 2015 auf der LOPEC Konferenz, der führenden internationalen Veranstaltung/Messe für gedruckte Elektronik, hochrangige Auszeichnungen. Demo1 ist ein Ein/Aus-Gerät, das Informationen über das Vorhandensein eines gefährlichen Gases liefert. Demo2 ist ein Papierplakat (Format A0), das drei Gaskonzentrationen unterscheiden kann und die maßgeblichen Werte sofort anzeigt. Bei beiden Demonstratoren steht das Druckdesign für physikalische Zwänge für das elektronische Verhalten und Druckprobleme sowie grafische Identität des realen Produkts (z. B. Plakatgröße, Anzeigegröße). Die von APPLE entwickelte Methodik für diese Demonstratoren kann bei allen elektronischen gedruckten Papierprodukten auf Grundlage der Kombination aus einem Sensor, einem Display, einer Batterie, integriert in eine speziell dafür vorgesehene elektrischen Schaltung, angewandt werden. Im Hinblick auf die Umweltbelastung wiesen Lebenszyklusanalysen von auf Papier gedruckten Schaltungen im Vergleich zu konventionellen Elektronikprodukten eine sehr geringe Einflussnahme auf Kohlendioxidemissionen und andere Umweltfaktoren nach. Projektarbeit und -ergebnisse tragen dank funktionaler Produkte mit höherem Mehrwert zu einer Erneuerung der Produkte der Papierindustrie bei. Die entwickelte Technologie könnte außerdem Anwendung in Sektoren finden, die in Beziehung zur öffentlichen Sicherheit, zum Verpackungsbereich sowie zur Herstellung und zum Einsatz von chemischen Stoffen stehen.
Schlüsselbegriffe
Funktionsmaterialien, Papierprodukte, gedruckte Elektronik, Druck, Funktionskomponenten
