Forschungsvorhaben IGLU - sinterfreie Leiterbahnen auf Faltschachtelkarton

Im Projekt IGLU nutzten die Netzwerkpartner Leibniz Institut für Neue Materialien und Papiertechnische Stiftung neuartige flexiblen Hybridtinten, um Leiterbahnen für integrierte Elektronik auf faserbasierte Substrate zu drucken.

Der einfache und eindeutige Nachweis der Produktechtheit beim Kunden ist eine zentrale Herausforderung für die Pharmaindustrie und andere Hersteller hochwertiger Produkte. Im Wettlauf zwischen immer hochwertigeren Verpackungslösungen (Prägungen, Hologramme) und immer ununterscheidbareren Fälschungen ist „smart packaging“ eine Lösung für die Zukunft: intelligente Verpackungen, die Manipulationen anzeigen, dem Kunden mit seinem Smartphone Zugriff auf Informationen geben und Apotheken oder Vertriebsstellen die Echtheit prüfen lassen.

Bislang muss die entsprechende Elektronik der „smarten“ Verpackungen geklebt oder durch relativ unflexible Siebdruckverfahren aufgebracht werden. Gegenüber konventionellen Herstellungsverfahren erlaubt der Inkjet-Druck nun den einfachen, flexiblen und direkten Druck von Antennen auf Verpackungskartons. So wird die Verpackung bereits beim Hersteller „smart“ und individuelle Designs können ggf. direkt an die unterschiedlichsten Schachtelformate angepasst werden.

Zur Umsetzung des Digitaldrucks leitfähiger Strukturen auf Karton mussten zunächst die entsprechenden Materialien entwickelt werden, da kommerziell verfügbare Tinten entweder nur für den Siebdruck geeignet waren, nicht-realisierbare Sinterprozesse erforderten oder aber auf faserigen Struktur keine durchgehenden Leiterbahnen bildeten. Auch die, für die gedruckte Elektronik entwickelten Spezialpapiere waren nicht zur Faltung als Kartons geeignet, bzw. zu empfindlich für das Falzen und Knicken der Kartonverarbeitung. Neben der Materialentwicklung mussten daher auch entsprechende Oberflächenmodifikationen für die Faltschachtelkartons optimiert werden.

Mit der neuartigen flexiblen Hybridtinten sind nun auch Leiterbahnen für integrierte Elektronik auf faserbasierte Substrate mittels Inkjet-Druckverfahren herstellbar. Die Kombination aus optimierten Strich und der eingesetzten Au-Hybridtinte bringt folgende Vorteile:

  • Flexibilität: gedruckte Strukturen halten branchentypischen Verarbeitungsverfahren stand
  • Sinterfreiheit: die Strukturen sind direkt nach dem Drucken leitfähig
  • Einfachheit: die Tinten sind mit Standard-Inkjet-Druckern herstellbar.

In dem Projekt konnte gezeigt werden, dass die Benetzungsfähigkeit der Tinte zur Oberfläche die ausschlaggebende Eigenschaft ist. In den folgenden Schritten soll die Hybridtinte daher nun entsprechend weiterentwickelt werden.

Weitere Informationen: PTS-Abschlussbericht Zum Forschungsvorhaben (pdf)


Laufzeit des Projekts: 01.03.2018 – 30.04.2020

Das Forschungsvorhaben IGF BG 19957 der AiF-Forschungsvereinigung PTS wurde über die AiF im Rahmen des Programms zur Förderung der Industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert.

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Projekt IGLU

Projektpartner:

Shortfacts:
Entwicklung widerstandsfähiger Leiterbahnen durch Inkjet-gedruckte sinterfreie, leitfähige Hybridtinten auf Faltschachtelkarton am Beispiel faltbarer 3D-UHF Antennen.