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Kunststoff Smarte Elektronik zum Anfassen

| Redakteur: Dorothee Quitter

Auf der K 2016 zeigte Covestro ein leuchtendes Kleid, bei dem die LEDs statt auf einer Platine auf formbaren Folien aus thermoplastischem Polyurethan (TPU) sitzen.

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Die LEDs machen das Kleid zum echten Hingucker – auch für die konstruktionspraxis.
Die LEDs machen das Kleid zum echten Hingucker – auch für die konstruktionspraxis.
(Bild: D.Quitter/konstruktionspraxis)

Kern der Entwicklung ist ein elektronisches System, das die Bewegungen gut mitmacht, ohne dabei in seinen Funktionen beeinträchtigt zu werden. Das System besteht aus einer dehn- und formbaren Folie aus thermoplastischem Polyurethan (TPU) von Covestro. Sie ist das Trägermaterial für die kupfernen Leiterbahnen, die mäanderförmig angeordnet sind und dadurch ebenfalls gedehnt und gebogen werden können.

Die Herstellung der smarten Schaltungen erfolgt in einem effizienten, mehrstufigen Prozess: Zuerst werden Kupferfolien mittels Laminierung mit den Polyurethanfolien verbunden. Bei einem anschließenden Strukturierungsschritt entstehen die Leiterbahnen; die Haftung ist hierbei sehr gut. Die beschichteten Folien werden dann durch konventionelles Thermoformen in die gewünschte Form gebracht.

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Die Fertigungstechnologie wurde im Rahmen verschiedener, von der EU-Kommission geförderter Projekte entwickelt, darunter STELLA und TERASEL. Ziel ist es, so genannte 2,5-dimensionale elektronische Schaltungen kostengünstig mit Hilfe herkömmlicher Formverfahren herzustellen. Die frei geformten Bauteile lassen sich nahtlos in energieeffiziente Elektronikkomponenten integrieren. Sie können mit Standardausrüstungen der Leiterplattenindustrie verarbeitet werden und sind auch für Anwendungen bei höheren Stromstärken oder Spannungen geeignet.

Die smarten Schaltungen erfüllen noch eine Reihe weiterer Kundenwünsche und eignen sich deshalb für Anwendungen in verschiedenen Branchen. Allein für smarte Textilien eröffnen sich dadurch sehr vielseitige Möglichkeiten. Neben Modeartikeln wie dem leuchtenden Kleid finden frei formbare elektronische Systeme bereits Einsatz in Unterwäsche, wo sie die Herzfrequenz und Atmung überwachen. Athleten unterstützen sie bei der Kontrolle ihres Trainings, Patienten bei der Therapie. Die TERASEL-Technik ermöglicht auch die Fertigung modularer Teile für den Autoinnenraum, in die bereits alle Funktionen integriert sind.

Gegenüber herkömmlichen Elektronikkomponenten zeichnen sich die smarten Schaltungen durch größere Gestaltungsfreiheit und Sicherheit aus und ermöglichen nachhaltigere Produkte aufgrund des geringeren Materialeinsatzes. Die beschichteten TPU-Folien können wiederholt bis zu 60 % gedehnt werden, einmalig sogar bis zu 300 %. (qui)

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