Viele Hersteller benötigen oft über ein Jahr vom Prototypen bis zur Serienproduktion. Daher bietet die Firma Kundisch ein Siebdruckverfahren samt Pre-Sales-Service für gedruckte Elektronik an, mit dem bereits innert weniger Wochen ein neues Produkt entsteht. Dabei werden mit Funktionspasten und speziellen Druckmaschinen elektronische Elemente aus dünnen Schichten hergestellt. Für komplexe und ungewöhnliche Einsatzgebiete stehen die Experten für individualisierte Elektronik den Kunden bereits im Vorfeld beratend zur Seite.
Gedruckte Elektronik als Erweiterung
Immer wenn elektronische Komponenten dünn und flexibel sein müssen, stösst traditionelle Elektronik aufgrund ihrer Abmessungen und Technologie an ihre Grenzen. Ausserdem lassen sich starre Bauelemente und 3D-Objekte wie Schalter oder Platinen schwierig in ansprechende Designs integrieren. «Eine anpassungsfähige und kompakte Erweiterung zur klassischen Elektronik stellt die gedruckte Elektronik dar», berichtet Hendrik Bergau, Field Application Engineer bei der Kundisch GmbH & Co. KG. «Da wir uns schon seit Jahren mit elektronischen Sonderlösungen für komplexe Maschinenparks beschäftigen, liegt die gedruckte Elektronik nah an unseren Kernkompetenzen.»
Seit 2016 fertigt Kundisch auf insgesamt sechs Produktionslinien optisch anspruchsvolle und transparente Schichten mit Elektronikelementen an. Durch diese Technik erweitert das Unternehmen sein Portfolio und ermöglicht neue Funktionen wie beispielsweise Touchsensoren auf gekrümmten Oberflächen oder RFID-Antennen zur Identifikation von Markenprodukten.
Filigrane Mikrokomponenten
Grafische Druckprozesse werden bei der Herstellung vieler Geräte meistens nur für optische Designs verwendet. Eine ähnliche Herangehensweise kann jedoch auch auf die Realisierung elektronischer Funktionen übertragen werden. So nutzt Kundisch für die gedruckte Elektronik ein flexibles Siebdruckverfahren, das sich durch geringe Schichthöhen auszeichnet. «Beim Siebdruck handelt es sich nicht mehr um ein grobes Herstellungsverfahren. Mittlerweile können mit dieser Technologie auch filigrane Mikrokomponenten produziert werden», erläutert Bergau.
Bei diesem Verfahren wird die Elektronik mittels einer sogenannten Funktionspaste durch ein feinmaschiges Gewebe in mehreren Schichten auf ein dünnes Trägermaterial aufgetragen. Um die einzelnen Elemente zu formen, wird die Schablone an den notwendigen Stellen geschlossen – dadurch entsteht das gewünschte Druckbild und somit die elektronische Komponente. Am Ende des Herstellungsprozesses überprüft Kundisch die kritischen Parameter wie beispielsweise die Leitfähigkeit durch Funktionstests. Alle Arbeitsschritte finden in Sauber- und Reinräumen statt, um den hohen Qualitäts- und Hygieneansprüchen im Bereich der individualisierten und smarten Elektronik gerecht zu werden. «Der Druckprozess ist teil- bis vollautomatisiert und kann daher einfach reproduziert werden», erklärt Bergau. «So können wir die individuell erarbeiteten Elektronikkomponenten bereits innerhalb weniger Wochen in Serie herstellen. Bis zu 10 Mio. Druckbögen der dünnen Elektronik sind auf diese Weise pro Jahr möglich.»
Flexible Herstellungsart unterstützt Individualisierungen
Das von Kundisch verwendete Druckverfahren ist vielseitig und bietet ein grosses Spektrum an verschiedenen Materialien, die verarbeitet werden können. Dadurch können die Vorteile unterschiedlicher Metalle wie Kupfer und Silber sowie verschiedener Polymere miteinander kombiniert werden. Hierbei beraten die Experten für elektronische Sonderlösungen ihre Kunden bereits im Pre-Sales-Service über die jeweils geeigneten Materialien. «Leiterbahnen aus Kupfer haben durch ihren geringen Widerstand einen vielfach besseren Leitwert als gedrucktes Silber», führt Bergau aus. «Aber je nach Anforderung können wir dieses Kupfer auch mit Leitsilber kombinieren, wenn besondere Eigenschaften wie beispielsweise für iontophoretische Messungen nötig werden.» Auch beim Trägermaterial sind unterschiedliche Varianten denkbar. Beispielsweise empfiehlt sich bei industriellen Anwendungen vor allem stabilisiertes PET, da es überaus beständig und kosteneffizient ist. Dahingegen ist eine Folie aus thermoplastischem PU bei dehnbaren Anwendungen wegen seiner hohen Elastizität als Grundlage geeignet. Durch diese individuellen Anpassungen gewährleistet Kundisch, dass die gedruckte Elektronik optimal an die unterschiedlichen Einsatzgebiete angepasst ist.
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