Gedruckte Elektronik im Internet der Dinge (IoT)

Gedruckte Elektronik ist ein wichtiger Faktor, der dazu beiträgt, das Internet der Dinge weiterzuentwickeln. Und auch umfassender zu nutzen.

Als Verbindung zwischen der digitalen und der physischen Welt sorgt der Druck auf leitendem Funktionsmaterial für viele Vorteile. Dazu gehören zum Beispiel die Fahrkarten, die für die automatische Abbuchung sorgen, Preisaufdrucke im Supermarkt, Plakate, die mit Sensorik ausgestattet sind oder sich interaktiv gestalten lassen und andere cross-mediale Verwendungen.

Fast täglich kommen neue Einsatzgebiete dazu. So kommt auch das Internet of Things (IoT) durch gedruckte Elektronik überhaupt erst zum Zuge.

Wer von der Möglichkeit druckbarer Elektronik allerdings noch nie etwas gehört hat, bekommt jetzt ein Update.

Wie funktioniert gedruckte Elektronik?

Im Grunde erklärt sich das von selbst. Auch wenn hinter dem Begriff gedruckte Elektronik erst einmal ein Paradox vermutet wird, ist das Ergebnis sehr eindeutig.

Schließlich geht es schlicht um die Herstellung eines elektronischen Gerätes oder eines elektronischen Elements durch ein Druckverfahren.

Welches Druckverfahren man anwendet, ist dabei im Grunde genommen egal. Es kann sich dabei zum Beispiel um Siebdruck, Flexographie, Tiefdruck oder um Offsetlithographie handeln.

Das Entscheidende bei der Herstellung von gedruckter Elektronik ist die Substanz, mit der gedruckt wird. Die „Tinte“ also. Natürlich kann es sich nicht um herkömmliche Tinte oder Farbe handeln. Um Elektronik durch Drucken zu erzeugen, wird beim Druckverfahren ein elektronisches Funktionsmaterial verwendet, das in möglichst flüssiger Form existiert. Sprich, Chemie und Wertstoffwissen gehören in jedem Fall dazu.

Besagtes Funktionsmaterial kann sowohl organisch als auch anorganisch sein. Wichtig ist, dass es als Leiter, Halbleiter oder Isolator verwendet wird. So sind bei den  anorganischen Materialien zum Beispiel Gemische von metallischen Mikro- oder Nanopartikeln ideal.

Wer hat‘s erfunden?

Nein, kein Schweizer Kräuterbonbon-Fabrikant, sondern vielmehr ein deutscher Wissenschaftler kam bereits 1903 auf die Idee der gedruckten Elektronik. Der gebürtige Deutsche Albert Hanson meldete nämlich in jenem Jahr ein Patent auf “Printed Wires” an.

Damit war das Stanzen eines Leiterplattenmusters auf Kupferfolie gemeint. Durch das Kleben auf paraffiniertes Papier entstand eine gedruckte Schaltung. Diese wurde 1936 etwa für die Massenproduktion von Radios durch die USA angewendet. Im Jahr 1948 wurde die Technologie schließlich für den kommerziellen Einsatz zugelassen und inzwischen hochgradig weiterentwickelt und weltweit genutzt.

Was die neue Wunderwaffe alles kann

Warum gedruckte Elektronik so wichtig geworden ist, zeigt sich eben gerade in der Welt des Internet of Things. Unsere Dinge sind kommunikativ geworden.

Das heißt, dass nicht nur Maschinen miteinander „sprechen“, um die Industrie 4.0 in Gang zu bringen. Auch Haushaltsartikel, Autos und Smartphones unterstützen uns in Alltag, Freizeit oder Beruf. Und das alles funktioniert nur unter der Prämisse, dass die Technik dafür auf möglichst kleinem Raum geschaffen werden kann.

Da nun also der Bedarf an schmaler aber eben nicht schmallippiger Elektronik steigt, können nun also zum Beispiel flexible Tastaturen, Antennen oder elektronische Hautpflaster ganz einfach gedruckt werden.

Ebenso sorgen Eintrittskarten, RFID Tags oder Solarzellen, die sich aufdrucken lassen, für Furore. Warum die Begeisterung dafür berechtigt ist, zeigt ein Überblick aller Vorteile:

• Gedruckte Elektronik ermöglicht die Herstellung von besonders dünner Elektronik
• Das Herstellen von Elektronik im Druckverfahren ist kostengünstig
• Viele Produkte sind schneller umsetzbar
• Gedruckte Elektronik erhöht die Flexibilität
• Die Einsatzgebiete sind breit gefächert und reichen vom Internet der Dinge über Unterhaltungselektronik, Gesundheitswesen über die Automobilindustrie und vieles mehr

Kein Wunder, dass sich nach den Anfängen in der Autoindustrie, wo die Vorteile der gedruckten Elektronik für die Herstellung von Sitzbelegungssensoren und OLED-Rücklichtern genutzt wurden, immer mehr Branchen auf die neue Wunderwaffe setzen.

Gedruckte Elektronik revolutioniert die Welt

So sorgt die schlanke und kosteneffektive Revolution zum Beispiel dafür, dass Printobjekte mit integrierten RFID-Funktionalitäten gedruckt werden.

Vor allem für die Weiterentwicklung des modernen Einzelhandels ist die gedruckte Elektronik damit zum großen Pusher geworden. Vom bargeldlosen Zahlen bis hin zum Diebstahlschutz kann der Einzelhandel hier nun endlich die Möglichkeiten der digitalen Wende voll ausschöpfen.

Auch der öffentliche Personennahverkehr profitiert von den Vorteilen. So können RFID-Tickets angeboten werden, die dafür sorgen, dass bei jeder Fahrt automatisch und berührungslos der Fahrpreis abgebucht wird. Und natürlich bietet die Technik eben auch ein günstiges Verfahren, dünne Solarzellen herzustellen. Oder gar OLED-Displays.

Des Weiteren bietet sich das Ergebnis der gedruckten Elektronik an, um ….

• flexible Displays,
• Leuchtfolien,
• Sensoren für Connected Cars,
• Temperatursensoren für Lebensmittelverpackungen,
• elektronische Label, die zum Schutz vor Fälschungen dienen,
• oder auch gedruckte Batterien herzustellen.

Jeder einzelne dieser Bereiche lässt sich eben schnell und kostengünstig herstellen. Und wie bereits erwähnt: Auch der Weiterentwicklung des Internet der Dinge nutzt gedruckte Elektronik.  

Gedruckte Elektronik fördert das Internet der Dinge

Um die Gegenstände zu connecten braucht es eine Verbindung. Einen Sensor zum Beispiel. Und um diese notwendige Konnektivität herzustellen, braucht es eben Elektronik, die besonders dünn, vielleicht auch flexibel, in jedem Fall kostengünstig ist, um die Massenproduktion zu gewährleisten. Hier kommt die gedruckte Elektronik ins Spiel.

Sie bietet als Ergänzung zur klassischen Elektronik die Eigenschaften, die man braucht, um die Dinge flexibel und unauffällig zu verbinden. Smart Labels oder ganze smarte Verpackungen etwa können auf gedruckter Elektronik basieren.

Oder die Technik sorgt dafür, dass kontinuierlich in Echtzeit aktualisierte Daten weitergeleitet werden. So wäre es zum Beispiel auch denkbar, dass eine Sportzeitschrift immer aktuelle Spielergebnisse zeigt. Als smarte Fußballzeitschrift etwa.  

Darüber hinaus wird alles smart, was ich smart herstellen möchte, wenn ich druckbare Elektronik einsetze. Wie bereits erwähnt finden sich die Einsätze ja bereits seit Jahren in der Automobil-Branche wieder. Aber auch intelligente Berührungs- und Gestensteuerung oder etwa Anwesenheitserkennung lassen sich damit umsetzen.

Durch die Nutzung kann ich schließlich Flächen in intelligente Flächen verwandeln und ich kann durch die Leichtigkeit und die Unauffälligkeit Label drucken, die in der Fitnesswelt für weitere Chancen sorgt. So etwa durch die Herstellung von smarter Sport- und Gesundheitskleidung.

Natürlich lassen sich dünne Touch-Bedienelemente für Haushaltsgeräte überhaupt erst durch gedruckte Elektronik umsetzen und auch Intelligentes Bauen bekommt durch gedruckte Sensoren zur Überwachung von Feuchtigkeit und Temperatur ein völlig neues Gesicht.  Ein kluges noch dazu.

Viele smarte Produkte sind durch die neue Wunderwaffe des Drucks überhaupt erst möglich. Deshalb kann man abschließend sagen, dass gedruckte Elektronik zu einem der wichtigsten Elemente ​​für die Weiterentwicklung des Internet der Dinge geworden ist.

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