Ziel der Entwicklung

Logo: Gedruckte Berührungssensorfläche; © TITV Greiz e. V.
Gedruckte Berührungssensorfläche; © TITV Greiz e. V.

Im Gegensatz zum Inkjet Druckverfahren gelingt es mit dem Chromojet Spritzdruckverfahren leitfähige Substanzen auf Textilien so aufzudrucken, dass Anforderungen hinsichtlich ausreichend hoher Auftragsmengen zum Erzielen definierter Leitfähigkeiten erfüllt werden. Die Druckpasten werden speziell an die verschiedenen textilen Substrate angepasst und für die jeweilige Applikation hergestellt. Auf diese Weise können die Konturenschärfe des Drucks, der Abstand zwischen den Leiterbahnen sowie die für die gewünschte Leitfähigkeit notwendige Schichtdicke gezielt beeinflusst werden. Die Ermittlung von rheologischen, textilphysikalischen und elektrischen Parametern der leitfähig strukturierten Textilien bestätigt die erfolgreiche Entwicklung.

Vorteile und Lösungen

Im Bereich der gedruckten Elektronik werden bereits leitfähig strukturierte Folien und andere, starre Substrate zum Einsatz gebracht. Sie sind zwar zum Teil flexibel, erfüllen aber in keiner Weise die Eigenschaften von Textilien, wie Drapierbarkeit und Atmungsaktivität, um sie in Smart Textiles einzusetzen.
Werden die Technologien Drucken und Textilherstellung verknüpft, ergibt sich eine sehr attraktive Nische mit anwendungsspezifischen und einzigartigen, neuen Produkten im Bereich der technischen Textilien.
Neue Anwendungsfelder bilden beispielsweise Interdigitalstrukturen, welche die Grundlage für sensorische Applikationen sind. Vorteile solcher smarten Textilien sind ihre Flexibilität, ihre Drapierbarkeit und ihre kostengünstige Herstellung. Durch das geringe Gewicht der gedruckten, leitfähigen Textilien können ebenfalls Energieeinsparungen, zum Beispiel im Automobilbereich, erzielt werden.
Einsatzgebiete der entwickelten leitfähigen textilen Erzeugnisse sind unter anderem:
- Basis für leuchtende Oberflächen für Automobilindustrie und Polstermöbel
- Basis für Tastaturen
- Bestandteile von Reinraumkleidung
- Sensoren und Schaltungen
- Funktionalisierte Textilien für Sicherheitskräfte (Militär, Polizei etc.) und den Arbeitsschutz.
Ein Grund für die wirtschaftliche Attraktivität des entwickelten, leitfähigen Drucks liegt vor allem darin, dass mit der Realisierung mittels Chromojet-Technologie dem Anwender klare technische und wirtschaftliche Produktvorteile präsentiert werden. Die Produktvorteile im Vergleich zu anderen Herstellungsverfahren für leitfähige Strukturen auf textilen Substraten, wie beispielsweise Siebdruck oder Weberei, sind:
- Keine Erstkosten durch Siebherstellung
- Kostengünstiger Prozess durch weniger Zeitaufwand (Rüstzeiten)
- Realisierbarkeit individueller Metragen
- Digitaler Andruck mit verschiedenen Pastenkombinationen
- Schnelle, einfache Bearbeitung und kurze Lieferzeit
- Einfache Überarbeitung oder Änderungen
- Keine Wiederholungsgrenzen durch Siebschablonenrapport
- Keine Lagerkosten durch Siebe
- Kundenorientiertes Arbeiten
- Möglichkeit eigener Produktion, Nachdruck ohne Grenzen
- Keine hohe Produktion von überschüssiger Ware
- Einfaches Handling der Maschinen
Bei Herstellern und Anbietern, welche die gedruckte Elektronik vermarkten, sowie bei den Unternehmen, die die Chromojet-Technik als Dienstleister bereitstellen, ist ein Umsatzzuwachs zu erwarten.

Zielgruppe und Zielmarkt

Die gedruckte Elektronik ist eine verhältnismäßig junge Technologie. Ihr wird ein enormes Wachstumspotential vorausgesagt. So prognostiziert die oe-a (Organic Electronics Assocation), dass der Markt der gedruckten Elektronik von derzeit 2,20 Milliarden US-Dollar (2011) bis zum Jahr 2017 auf 16,46 Milliarden US-Dollar wachsen wird.
Das Anwendungspotenzial der Chromojet-Technik wird mit der Verdruckbarkeit von leitfähigen Pasten gesteigert. Strukturen, wie elektrische Bauelemente, Busstrukturen oder Heizstrukturen, sind textilbasiert, schneller und kostengünstiger, ebenfalls bei der Erzeugung von Kleinstmengen.
Dank der Mikrosystemtechnik und der Miniaturisierung verschiedenster Baugruppen/ Elemente und deren Leistungsfähigkeit ist es möglich, Elektronik und Textilien miteinander zu kombinieren, um neue Funktionalitäten zu erzielen. Die Ansatzpunkte für neue Produkte sind sehr vielfältig. Dazu gehören vor allem Automobil- und Maschinenbau, Medizin-, Schutz- und Sporttextilien sowie Mobiltextilien. Der Grund, dass vor allem diese Bereiche genannt werden, liegt darin, dass sich in diesen Einsatzgebieten bei entsprechenden Funktionen auch profitable Produkte vermarkten lassen. Die Integration der Elektronik in Textilien ist bisher nur durch den Einsatz der Webtechnik und Sticktechnik oder des aufwändigen Siebdruckverfahrens realisierbar.
Die Chromojet Drucktechnologie bildet die kostengünstigere Alternative für das Aufbringen von leitfähigen Strukturen auf das Textil. Vor allem bietet es Lösungen für effektive serientaugliche Fertigungsverfahren. In verschiedenen Entwicklungen werden bereits elektrische, elektronische und mikrosystemtechnische Funktionen als nicht textile Komponenten adaptiert.
Im Projekt ELTRO-Druck sind sowohl Druckversuche mit PEDOT (leitfähiger Polymer) als auch mit Silberpartikeln durchgeführt worden. Die Vesuche mit PEDOT konnten erfolgreich realisiert werden. Darüber hinaus sind Rezepturen erstellt worden, welche versilberte Glashohlkugeln enthielten. Die damit hergestellten Pasten konnten nicht verdruckt werden, da sich Agglomerate bildeten, welche die Filter innerhalb kürzester Zeit verstopften. Außerdem sedimentierten die versilberten Glashohlkugeln im Pasten-/ Tintenvorratsbehälter.
Derzeit sind weitere FuE-Projekte in Planung, welche die Chromojettechnologie weiter entwickeln werden, so dass die Schwachstellen beim Verdrucken leitfähiger Pasten beseitigt werden. Damit lässt sich das Spektrum der Anwendungen nochmals deutlich erweitern.