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Das enorme Wachstum des Internets der Dinge (IoT) hat die Nachfrage nach dünnen, flexiblen, leichten und günstigen Einweg-Elektronikgeräten stark beflügelt. In den letzten zehn Jahren hat sich der Bereich der gedruckten Elektronik auf die kostengünstige Massenproduktion maßgeschneiderter elektronischer Geräte konzentriert und seine Reichweite von Konsumgütern auf die Bereiche Elektronik, Luft- und Raumfahrt, Automobil, Pharmazie, Biomedizin, Textilien und Mode ausgeweitet.

Smart Living

Gezeigt werden auf der Messe Produkte und Anwendungen der gedruckten Elektronik, die unseren Alltag einfacher, intelligenter und umweltfreundlicher machen sollen. Genannt werden sollen an dieser Stelle eine neue Generation von Fitness-Trackern, ‚intelligente‘ Textilien und Pharmaverpackungen sowie selbstklebende Solarfolien.

Electrohydrodynamic printing (EHD) ist eine hochauflösende Drucktechnologie, die im Vergleich zu Inkjet die Tröpfchen mittels elektrischer Felder erzeugt, was eine maskenlose, direkte, und berührungslose additive Strukturierung im Submikrometerbereich mit hochviskosen Materialien ermöglicht. EHD ersetzt etablierte subtraktive Prozessabläufe in der Elektronikfertigung und reduziert dadurch den Material- und Energieverbrauch, in dem das Material nur dort appliziert wird, wo es tatsächlich benötigt wird. Gleichzeitig kann die maskenlose EHD-Direktstrukturierung Prozessschritte in der Produktion eliminieren und den Durchsatz erhöhen, was die Elektronikproduktion ökologischer und ökonomischer gestaltet.

Flexibilität und Designfreiheit: Die Innovationen der gedruckten und organischen Elektronik versprechen neue Optimierungsmöglichkeiten. Progressive Materialien und Prozesse ermöglichen günstige, einfache Schaltungen für Anwendungen, bei denen herkömmliche Technologien an ihre Grenzen stoßen. Hybride Systeme versprechen gar eine Kombination der traditionellen und der gedruckten Elektronik und finden zunehmenden Einsatz in Bereichen wie Smart Health, Smart Living und IoT.

In vielen Industriebereichen gewinnt der Einsatz von Sensoren an Bedeutung. Diese sollen möglichst in bestehende Geräte integriert werden, ohne deren Formfaktor zu beeinflussen. Speziell bei hochminiaturisierten Anwendungen stehen Entwickler vor sehr grossen Herausforderungen, da das vorhandene Volumen bereits effizient genutzt ist und für die Integration von Sensoren mit bekannten Methoden vielfach kein Bauraum zur Verfügung steht.

Klaus Hecker ist Geschäftsführer der OE-A (Organic and Printed Electronics Association), die maßgeblich die LOPEC Messe und den LOPEC Kongress in München organisierte. Die OE-A ist eine internationale Arbeitsgemeinschaft im VDMA.

Die Additive Elektronikfertigung hat ein hohes Potenzial für die Herstellung elektronischer oder multifunktioneller und 3D strukturierter Komponenten (Hidronik). Die gedruckte Elektronik ersetzt nicht klassische Platinen – aber erreicht wird eine neue Dimension ihrer Fertigung: In einem technologischen Arbeitsgang werden räumliche Schaltungsträger aufgebaut und Funktionalitäten integriert, ja sogar in einem komplexen Prozessmodul, ausgerüstet mit produktspezifischen Dispens-, Pick&Place- sowie Test- und Prüfadaptern entstehen hochintegrierte dreidimensionale elektronische, sensitive oder mechatronische 3D-Komponenten. Und das auch produktiv ab Losgröße Eins.

Im eigenen Entwicklungslabor für gedruckte Elektronik in Bronschofen hat die Cicor-Gruppe eine Technologieevaluation durchgeführt, bei der verschiedene Drucktechnologien gegenübergestellt und hinsichtlich ihrer Eignung für die Herstellung von Produkten für die Kunden der Gruppe und deren Zielmärkte beurteilt wurden. Unter diesen Technologien befanden sich verschiedene Inkjet Optionen, Siebdruck sowie das Aerosol Jet Printing Verfahren der Firma Optomec.

In its own development laboratory for printed electronics in Bronschofen, the Cicor Group carried out a technology evaluation in which various printing technologies were compared and assessed in terms of their suitability for manufacturing products for the Group's customers and their target markets. These technologies included various inkjet options, screen printing and the aerosol jet printing process from Optomec.

Räumliche Schaltungsträger (3D-MID), seit Markteintritt vor ca. 25 Jahren stetig weiterentwickelt, sind zunehmend im Markt präsent. Gründe sind Miniaturisierung und Gewichtsreduzierung. Die Möglichkeiten, mechanische, sensorische, optische, fluidische und thermische Funktionalitäten in 3D-Module einzubeziehen sind längst nicht ausgeschöpft.

Die gedruckte Elektronik (Teil 1 dieses zweiteiligen Beitrags) entwickelt sich schneller und differenzierter, als es manche Marktanalytiker voraussagen. Sie wird bei vielen Produktarten zunehmend zu einem ernsten Konkurrenten der klassischen Leiterplattentechnik. Neben der Ökonomie wird in den kommenden Jahren vor allem die wachsende Umweltproblematik die Elektronikindustrie und ihre Kunden dazu zwingen, noch effizienter und umweltfreundlicher als bisher zu produzieren. Im Ergebnis ist zu erwarten, dass sich gedruckte Elektronik (Printed Electronics) wesentlich schneller und umfangreicher als bisher auf dem globalen Markt etabliert. Markteinschätzungen und Prognosen zu Printed Electronics zeigen, dass daher kaum einer Marktforschungsfirma zu vertrauen ist.