Im ZIM-Projekt „PrintedSilver“ werden metallorganische Tinten für die industrielle Herstellung gedruckter Leiterbahnen entwickelt, um die Elektronikproduktion der Zukunft zu revolutionieren.
Ziel des Innovationsprojekts „PrintedSilver“ ist die Entwicklung metallorganischer Tinten (MOD Inks) für die industrielle Herstellung gedruckter Leiterbahnen. Das Projekt vereint innovative Tintentechnologie mit modernen, smarten Druckverfahren, um eine ressourceneffiziente und kostengünstige Lösung für die Elektronikproduktion der Zukunft zu entwickeln. Drei Kooperationspartner:innen – die OrelTech GmbH, die Inuru GmbH und die Humboldt-Universität zu Berlin arbeiten gemeinsam an der Umsetzung. Durch die Herstellung druckbarer, hochleitfähiger Strukturen wird der Weg geebnet, um eine breite Palette neuer Produkte zu realisieren und den Markt für individualisierbare Elektronik zu revolutionieren. Anders als der Name suggeriert, geht es dabei nicht nur um Silber-, sondern auch um Gold- und Platintinten, die insbesondere für Elektronik in der Medizin-, Luft- und Raumfahrttechnik sowie für optoelektronische Anwendungen zum Einsatz kommen. Das im Rahmen von „KMU-innovativ – Materialforschung“ vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) über 2 Jahre geförderte Projekt „PrintedSilver“ erhält eine Zuwendung von rund 569.000 Euro.
Additive Fertigungsverfahren für gedruckte, individualisierbare Elektronik
Gedruckte Elektronik gilt als Schlüsseltechnologie für das Internet of Things (IoT), das Auto der Zukunft, multifunktionale Photovoltaik sowie die nächsten Generationen von Wearables für Gesundheit und Sport. Die gedruckte Elektronikbranche hat sich als wichtige Wachstumsindustrie etabliert, entwickelt sich ständig weiter und eröffnet immer neue Anwendungs- und Einsatzmöglichkeiten. In unserem Alltag sind insbesondere Smartphones, Fernseher, Smartwatches und Fitnesstracker nicht mehr wegzudenken. Für die nötige Energiegewinnung müssen innovative Lösungen für Photovoltaik-Anwendungen entwickelt werden. Hier sind besonders die Einsatzmöglichkeiten von Low-Cost-Elektronik vielfältig und reichen von flexiblen Displays und gedruckten Solarzellen über Smart Labels bis hin zu intelligenten Verpackungslösungen. Allerdings fehlt es im Bereich der individualisierbaren Kleinserien-Elektronik bisher an druckbaren, kunststofffreien Materialien, die Leiterbahnen in gleichbleibend hoher Qualität liefern.
Im Rahmen des Projekts „PrintedSilver“ werden konventionelle, energieintensive Fertigungsmethoden durch effiziente additive Druckprozesse (Tintenstrahldruck) ersetzt. Die Tinte selbst besitzt zunächst keine metallischen Eigenschaften, sondern entwickelt diese erst nach dem Auftragen auf das flexible Trägermaterial. Mithilfe einer anschließenden Plasmabehandlung entstehen hochleitfähige, kristalline Metallschichten. Dieser Ansatz, der bislang kaum erforscht ist, ermöglicht die präzise und qualitativ hochwertige Fertigung von Leiterbahnen für eine individualisierbare und kostengünstige Elektronikherstellung.
Innovative Tinte speziell für industrielle Druckköpfe
Die Umsetzung der Tintenentwicklung am Beispiel einer Silbertinte sowie die daraus abgeleitete Tintenformulierung für industrielle Druckköpfe obliegt der OrelTech GmbH. Die Humboldt-Universität zu Berlin erstellt einen Versuchsaufbau zur Durchführung von Drucktestreihen, um den Verarbeitungsprozess durch Plasmabehandlung im Labormaßstab sicherzustellen. Die im Labormaßstab entwickelte Technologie wird im Rahmen einer Produktionslinie für einbettbare Lichtfolien (ELF) von der Inuru GmbH auf den industriellen Maßstab übertragen. Dies beinhaltet die Skalierung auf großflächige Trägermaterialien, die Optimierung von Prozesszeiten und -eigenschaften sowie die Sicherstellung einer gleichbleibenden Qualität und Präzision.
Die Idee zum Projekt „PrintedSilver“ ist im Rahmen des Innovationsnetzwerks PREVON – Production Evolution Network entstanden, das über das Zentrale Innovationsprogramm Mittelstand (ZIM) gefördert wird. Im Zuge der Mitgliedschaft werden die Partner:innen aktiv bei der Realisierung von F&E-Projekten sowie der Sicherstellung der Finanzierung unterstützt. Betreut wird PREVON von der IWS GmbH, die auch das Antragsmanagement der Kooperationsprojekte übernimmt und die Mitglieder intensiv bei der Entwicklung neuer Technologien begleitet.
_Weitere Informationen finden Sie unter __www.prevon.net_
Projektbeteiligte „PrintedSilver“:
OrelTech GmbH | Berlin
Inuru GmbH | Berlin
Humboldt-Universität zu Berlin | Berlin
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Die Innovationsfähigkeit mittelständischer Unternehmen ist der Schlüsselfaktor für Wachstum und Beschäftigung. Viele dieser Unternehmen sind Weltmarktführer mit Hightech-Produkten in bestimmten Marktnischen oder in Zulieferketten für große Unternehmen. IWS steht für den Technologie- und Wissenstransfer zwischen Industrie und Spitzenforschung und agiert branchenübergreifend dort, wo Innovation entsteht. Wir arbeiten in mehreren Technologienetzwerken mit Unternehmen und Forschungseinrichtungen zusammen, die den Nukleus für die gemeinschaftliche Entwicklung hochinnovativer Produkte, Verfahren oder technischer Dienstleistungen darstellen. Wir machen Ihre innovativen Ideen marktfähig!
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Unternehmen erkennen zunehmend, dass der industrielle 3D-Druck – die additive Fertigung – unter anderem eine kostengünstige Möglichkeit zur Herstellung komplexer Bauteile bietet und die Markteinführungszeit verkürzen kann, wodurch der Innovationszyklus beschleunigt wird. Der Übergang von physischen zu digitalen Ersatzteilen führt zu neuen Geschäftsmodellen, bei denen beispielsweise der digitale Zwilling die Grundlage für das digitale Lager bildet. Daraus ergeben sich Vorteile wie schnellere Verfügbarkeit von Teilen, bessere Preise, alternative Bezugsquellen bei Engpässen, Reduzierung von Zöllen, Senkung der Transportkosten und vieles mehr. Erste innovative Unternehmen nutzen bereits die Vorteile der additiven Fertigung für ihre Digitalisierungsstrategie.
Mit örtlich variierten (gradierten) Materialien lassen sich Bauteile funktionsgerecht auslegen, beispielsweise mittels Multimaterial-3D-Druck. CAD-Modelle mit lokal variierenden Eigenschaften zu versehen, ist schwierig und zeitaufwendig. Deshalb entwickeln Forscherinnen und Forscher des Fraunhofer IGD eine Softwarelösung, um Materialverteilungen an CAD-Modellen elegant und intuitiv zu definieren und damit komplexe Bauteilanforderungen umsetzen zu können. Im Rahmen eines Webinars stellt das Fraunhofer IGD seine Anwendung GraMMaCAD sowie deren Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile vor. Die Teilnahme ist kostenfrei.
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