Binder: Sheet-to-Sheet- und 3D-Druck So werden Oberflächen kostengünstig funktional

Elisabeth Warsitz, binder: »Jetzt haben wir ein breites Fundament an Know-how geschaffen und seit einem Jahr laufen die ersten großen Projekte mit den Anwendern, sie haben erkannt, dass das "Binder-Verfahren" einige interessante Vorteile gegenüber gängigen Techniken aufweist.«
Elisabeth Warsitz, binder: »Jetzt haben wir ein breites Fundament an Know-how geschaffen und seit einem Jahr laufen die ersten großen Projekte mit den Anwendern, sie haben erkannt, dass das "Binder-Verfahren" einige interessante Vorteile gegenüber gängigen Techniken aufweist.«

Ein spezielles Druck-Verfahren von Binder ermöglicht den Aufbau funktionaler Oberflächen sowie ganz neuer Komponenten.

Wir sind eine der ganz wenigen Firmen, die sich mit diesem speziellen Verfahren beschäftigen«, sagt Elisabeth Warsitz, Leiter gedruckte Elektronik von Binder. Sie muss es wissen, denn sie hat das vor zehn Jahren gegründete Binder-Innovations- & Technologiezentrum aufgebaut und die Entwicklung des Verfahrens vorangetrieben. »Jetzt haben wir ein breites Fundament an Know-how geschaffen und seit einem Jahr laufen die ersten großen Projekte mit den Anwendern; sie haben erkannt, dass das Tampon-Druckverfahren einige interessante Vorteile gegenüber gängigen Techniken aufweist«, so Warsitz.

Zudem hat es das neu entwickelte Binder-Verfahren bereits zu Bekanntheit über die Fachkreise hinaus gebracht, was zusätzlich für Aufsehen sorgt. Besonders freut sich Elisabeth Warsitz, dass die IHK Heilbronn das Tampon-Druck-Verfahren von Binder mit dem IHK-Forschungstransferpreis 2019 auszeichnet. Ob das Team um die gedruckte Elektronik den ersten oder zweiten Preis erhält, wird sich am 13. Mai herausstellen, wenn die IHK die Preise offiziell übergibt und dann auch die endgültigen Platzierungen verrät.

Was also ist das Besondere an der neuen Sheet-to-Sheet-Drucktechnik? Das Kern-Know-how besteht darin, verschiedenen Folienmaterialen wie PDOT (organisch leitende Schicht), ITO (Indium-Zinn-Oxid, eine anorganisch leitende Schicht), metallleitende Schichten auf Basis von Silber und Kupfer, Dielektrika und Pigmentschichten (bis 50 µm) übereinanderstapeln. Besonders interessant: Neue Nanomaterialien lassen sich in den Produktionsablauf ebenfalls einfach integrieren, worüber sich wieder ganz neue Produkteigenschaften realisieren lassen.

Wurden diese Druckplatten in traditionellen Verfahren geätzt, so hat Binder ein völlig neues Laser-Verfahren für die Strukturierung entwickelt. Der Vorteil: Die Druckplatten lassen sich jetzt auf 30 bis 50 µm genau strukturieren; über die Ätzverfahren konnten die Strukturen nur mit einer Genauigkeit von 100 bis 140 mm realisiert werden.

Der grundlegende Vorteil des Verfahrens: Über die Auswahl der Ausgangsmaterialien lassen sich ganz unterschiedliche elektronische Komponenten drucken – und zwar direkt auf den jeweiligen Träger. Zwischenschritte mit Trägersubstraten können damit entfallen. Zu den Komponenten gehören unter anderem Elektroluminiszenz-Leuchten (EL), Heizelemente, Biosensoren, piezoresistive Drucksensoren, Antennen und RFID-Tags. Die so hergestellten EL-Leuchten sind einfach aufgebaut – zwischen zwei Elektroden befindet sich eine Leuchtschicht. Sie erreichen eine hohe Lebensdauer, arbeiten sehr ausfallsicher, sind blendfrei, leuchten in einer Vielzahl von Farben und die Parameter lassen sich für jedes Segment individuell einstellen.

Die Heizelemente sind ebenfalls denkbar einfach aufgebaut. Sie lassen sich kundenspezifisch direkt aufdrucken, zusätzliche Trägerfolien und aufwändige Klebeschritte können entfallen.

Sehr interessant sind Kombinationen aus diesen Funktionen in einer Komponente. Ein Biosensor etwa, der nur in einem bestimmten Temperaturbereich arbeiten kann, lässt sich mit einem Heizelement ergänzen, das für die geforderte Temperatur am Sensor sorgt. »Durch Kombination aus gedruckten Funktionen wie Sensoren, Heizelementen und gedruckten Anzeigeelementen wird ein direktes Feedback möglich, über die Kombination von gedruckten Sensoren und Aktoren können wir ganz neue Funktionen realisieren«, so Warsitz. Auch funktionale Oberflächen lassen sich auf dieser Basis aufbauen, beispielsweise gedruckte Leuchtsymbole, gedruckte Sensortaster, Heizungen, EL-Leuchten und Sensoren für Messungen. Das Direktdruckverfahren funktioniert sogar auf eher ungewöhnlichen Substraten wie Stein, Glas und Papier.