Bald in Großserie verfügbar Heidelberger Druckmaschinen steigt in gedruckte Sensorik ein

Gedruckte Elektronik, gefertigt im Rolle-zu-Rolle-Verfahren.
Gedruckte Elektronik, gefertigt im Rolle-zu-Rolle-Verfahren.

Entwicklungsdienstleister InnovationLab kooperiert mit der Heidelberger Druckmaschinen AG. Aufgebaut werden soll eine industrielle Fertigung für kundenspezifische organische Sensoren.

Die Produktion wird zunächst auf organische Drucksensoren ausgelegt. Es wäre die erste Fertigung in Großserie für kundenspezifische organische Sensoren. Damit zielen die Projektpartner auf einen Markt, der laut IDTechEx bis 2030 auf 4,5 Mrd. US-Dollar wachsen wird. Von dem neuen Fertigungsansatz erhoffen sie sich auch neue Anwendungsfelder auf altbekannten Märkten: Automobilindustrie, Medizintechnik und Lagerlogistik.

Den Einstieg in die Entwicklung und industrielle Produktion gedruckter und organischer Elektronik sieht der Vorstandsvorsitzende der Heidelberger Druckmaschinen, Rainer Hundsdörfer, als »Meilenstein für Heidelberg und den Wirtschaftsstandort Deutschland. Wir sehen in der Produktion von High-Tech-Sensoren Wachstumschancen im zwei bis dreistelligen Millionen-Euro-Bereich«. Technisch sei man in der Lage, in weniger als einer Stunde genügend Sensoren zu drucken, um die Fläche eines Tennisplatzes zu bedecken. Das Alleinstellungsmerkmal der Kooperation ist der nahtlose Übergang von Design- und Machbarkeitsstudien zur Serienfertigung, sagt InnovationLab Geschäftsführer Luat Nguyen

Das spricht für gedruckte und organische Elektronik

Die Standardfertigung der meisten heutigen Sensoren ist ein mehrstufiger Halbleiterfertigungsprozess. Als Nachteile gelten hier die relativ langen Zyklen von der Entwicklung bis zur Produktion, die kostspieligen Iterationen und der hohe Stückpreis der Sensoren. Die Auswahl des Substrats ist meist auf starre Materialien wie Silizium beschränkt.

Die Herstellung von gedruckten Sensoren kann über ein Rolle-zu-Rolle-Druckverfahren in einem zweistufigen – und damit schnelleren und ressourcenschonenderen – Verfahren geschehen. Laut InnovationLabs bietet diese Methode eine größere Auswahl an Funktionswerkstoffen, Substraten und Abscheideverfahren. Die höhere Flexibilität im Design soll auch neue Anwendungen ermöglichen. Dazu gehören biologisch abbaubare Sensoren, Folien aus gedruckten Sensoren, mit denen Autobatterien umwickelt werden können, um den Batteriezustand stets aktuell zu überwachen; gedruckte Sensoren in Wundverbänden zur Überwachung des Druck auf einer Wunde in Druck-Kompressen oder zur Feuchtemessung innerhalb des Verbandes. Weitere neue Szenarien sind flexible, gedruckte Sensoren zur Überwachung von Lieferkettenbedingungen und zur Überwachung der Kühlkette bei Lebensmitteltransporten.

IP-Schutz und Produktionskapazitäten

Das Fachwissen über die organische Elektronik des Entwicklungsdienstleisters stammt zum Teil von der Universität Heidelberg. Die Vermarktungsrechte liegen bei InnovationLabs und werden nach eigenen Angaben von einer Technologie-Pipeline-Vereinbarung gedeckt. Solche Vereinbarungen bestehen auch zu weiteren Gesellschaftern. Gesellschafter an InnovationLabs sind neben der Universität Heidelberg auch BASF, Heidelberger Druckmaschinen, SAP und das Karlsruher Institut für Technologie (KIT).

Als Produktionskapazität stehen zwei Standorte mit Reinräumen in Deutschland zur Verfügung. Dazu gehört eine stark modifizierte Etikettendruckmaschine, die den Prototypenbau und die Pilotproduktion von täglich bis zu einer Million (fingergroßen) Sensoren ermöglicht. Am Produktionsstandort der Heidelberger Druckmaschinen AG am Standort Wiesloch-Walldorf wird zudem eine weiterentwickelte Druckmaschine eingesetzt, die ausschließlich für die industrielle Produktion von gedruckten Sensoren genutzt wird und im Drei-Schicht-Betrieb betrieben werden kann.