Energy-Harvesting Per Origami oder 3D-Druck zu kostengünstigen Nanogeneratoren

Redakteur: Dipl.-Ing. Dorothee Quitter

WissenschaftlerInnen des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) haben dreidimensionale Bauteilarchitekturen mit thermoelektrischen Drucktinten kombiniert und so preisgünstige thermoelektrische Generatoren (TEG) entwickelt.

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Durch neu entwickelte Tinten und spezielle Produktionstechniken, wie die Origami-Technik, lassen sich kostengünstig thermoelektrische Generatoren für verschiedenste Anwendungen herstellen.
Durch neu entwickelte Tinten und spezielle Produktionstechniken, wie die Origami-Technik, lassen sich kostengünstig thermoelektrische Generatoren für verschiedenste Anwendungen herstellen.
(Bild: Andres Rösch, KIT)

Thermoelektrische Generatoren können Umgebungswärme direkt in elektrische Energie umwandeln. Diese Technologie erlaubt es, energieautarke Sensoren für das Internet der Dinge oder in Wearables, wie Smartwatches, Fitnessarmbänder oder digitale Brillen, ohne Batterien zu betreiben. Jedoch müssen konventionelle TEG durch relativ aufwendige Fertigungsverfahren aus Einzelteilen zusammengebaut werden. Um dies zu umgehen, haben die WissenschaftlerInnen des KIT neuartige druckbare Materialien erforscht und neben zwei innovativen Verfahren sowohl organische als auch auf anorganischen Nanopartikeln basierende Tinten entwickelt.

Zwei Verfahren stehen zur Auswahl

Beim ersten Verfahren wird mittels Siebdruck auf einer hauchdünnen flexiblen Substratfolie ein 2D-Muster aus thermoelektrischen Drucktinten aufgetragen und anschließend mit einer Origami-Technik ein etwa zuckerwürfelgroßer, quaderförmiger Generator zusammengefaltet. Bei dem zweiten Verfahren drucken die Forschenden zuerst ein 3D-Grundgerüst, auf dessen Oberflächen sie dann die thermoelektrische Tinte auftragen.

Die neuen Herstellungsverfahren erlauben nicht nur eine kostengünstige und skalierbare Produktion dieser TEG, durch die Drucktechnologien lässt sich das Bauteil individuell an die jeweiligen Anwendungen anpassen.

Professor Uli Lemmer, Leiter des Lichttechnischen Instituts (LTI) des KIT

Die WissenschaftlerInnen arbeiten nun mit Nachdruck daran, die gedruckte Thermoelektrik kommerziell verfügbar zu machen.

Zur Originalpublikation „Fully printed origami thermoelectric generators for energy-harvesting“

Zur Originalpublikation „Shape-Versatile 3D Thermoelectric Generators by Additive Manufacturing “

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