Forschung 01.05.2009, 19:41 Uhr

Intelligente Leiterplatten sind dehnbar  

Im EU-Projekt Stella haben Forscher dehnbare Leiterplatten entwickelt, die sich an die Bewegungen des Menschen anpassen. Erste Demonstratoren zeigen das Potenzial der dehnbaren Elektronik: Ein Babystrampler misst die Atemfrequenz von Neugeborenen, ein Wundverband hält den notwendigen Druck. Ein Jahr vor Projektabschluss stehen die Exponate kurz vor der Marktreife. VDI nachrichten, Düsseldorf, 30. 4. 09, ber

Die Verbandeinlage passt sich flexibel an den Körper des Patienten an und kontrolliert den Druck der Bandage. Temperatur und Feuchtigkeit in schwer heilenden Wunden speichert sie auf einem RFID-Chip. Bei der Untersuchung des Patienten kann der Arzt mithilfe eines RFID-Lesegeräts prüfen, ob der Verband richtig sitzt oder gewechselt werden muss.

Gegen den plötzlichen Kindstod soll ein Babystrampler schützen, der dehnbare Leiterplatten enthält. Er misst die Atembewegungen von Neugeborenen und schlägt Alarm, wenn diese Bewegungen des Brustkorbs aufhören.

Für Diabetiker soll es eine Schuhsohle geben, die sie darauf hinweist, wenn sich ihre Füße verändern. Die Schuheinlage enthält eine dehnbare Leiterplatte und Sensoren, die die Verteilung des Drucks im Schuh überwachen.

Als dehnbar bis zur dritten Dimension erweist sich ein neues, mittlerweile patentiertes Verfahren, das Freudenberg im Rahmen von Stella entwickelt hat: Dabei dehnen die Forscher eine zweidimensionale, bereits bestückte Leiterplatte einmalig bis in eine gewünschte Form, in der sie dann bleibt.

So entstehen Autohimmel, Fahrersitze oder Türverkleidungen samt Elektronik. Erreicht wird dies durch eine leitfähige Paste, die im Siebdruckverfahren auf den Vliesstoff aufgebracht wird. Nach der Formung bleiben die 3-D-Strukturen leitfähig und flexibel. Dieses Verfahren soll in naher Zukunft bei einem Automobilhersteller in Serie gehen.

„Besondere Aufmerksamkeit hat dabei eine Modifikation unserer Paste für Heizungsanwendungen erreicht“, betonte Klatt. Eine Serienentwicklung ist bereits bei der Freudenberg-Tochter Freudenberg NOK Mechatronics gestartet.

Klatt ist sich sicher, noch viele Einsatzmöglichkeiten finden zu können. Erweitert durch die Möglichkeiten der integrierten Mikrosystemtechnik ergebe sich eine Reihe völlig neuer Produkte für unterschiedliche Branchen, so der Forscher.

Mit der erreichten Dehnbarkeit von bis zu 60 % der Leiterplatten je nach Substrattechnologie ist er zufrieden. Dabei ergaben sich besondere Schwierigkeiten, den Übergang zwischen dem dehnbaren Trägersubstrat und den konventionell starren Bauteilen zu realisieren. Jetzt, im vierten und letzten Projektjahr, geht es vor allem um die Produktreife.

„Wir haben nicht nur die technische Entwicklung, sondern die Prozesskette bis zum fertigen Produkt im Auge“, betonte Klatt. Jetzt will man die Zuverlässigkeit der Technik, die Herstellungsprozesse und Praxistauglichkeit weiter optimieren.

Als besondere Herausforderung für den wirtschaftlichen Erfolg steht sein Team vor der Aufgabe, etablierte Fertigungsmethoden aus zwei Branchen miteinander zu verbinden, die traditionell nichts miteinander zu tun haben: die Elektronik- und die Textilindustrie.

Für die Elektronikindustrie handelt es bei der Entwicklung dehnbarer Leiterplatten um einen neuen Prozess, an den die Produktion anzupassen ist. Für die Textilindustrie sieht das anders aus: Sie verfügt in der Regel gar nicht über die Prozesse, um Elektronik zu produzieren.

Deshalb verzichtet das Projekt auf leitfähige Fäden, die in das Textil eingewebt werden können, denn „so wird sich nur schwer ein Massenmarkt für Smart Textiles entwickeln können“, sagte Klatt, „eine Integration von Elektronik im klassischen Sinne passt schwerlich in die Prozesskette von Textilherstellern hinein.“ Denn die brauchen, so die Vorstellung, dehnbare Lösungen als fertige Module, die sie mit bekannten Methoden aufbügeln oder laminieren können. BARBARA LANGE

 

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