«Printed Electronics», also das Drucken von elektronischen Komponenten, hat sich in den letzten Jahren stark weiterentwickelt. Die Anwendungsgebiete sind vielfältig und reichen von flexiblen, berührungsempfindlichen Bildschirmen für Mobiltelefone bis zu quasi «schalterlosen» Schaltern, die von innen auf das Kunststoffgehäuse eines Elektrogerätes gedruckt werden. Die Empa arbeitet bereits seit einigen Jahren daran, Herstellungstechnologien im Bereich gedruckter Elektronik weiterzuentwickeln, um die Produkte leistungsfähiger, robuster und günstiger zu machen.

Durch die neue Partnerschaft mit Optomec, einem führenden Hersteller für Aerosol-Jetting-Anlagen, bekommt der Anlagenpark im «Coating Competence Center» (CCC) der Empa nun Zuwachs. «Aerosol-Jetting ergänzt das bisherige Technologie-Portfolio des CCC aus Tiefdruck, Flexodruck, Siebdruck und Inkjet-Druck perfekt,» so Jakob Heier, der an der Empa verschiedene Projekte im diesem Bereich leitet. Denn dank der neuen Technologie lassen sich nun nicht nur flache Substrate, sondern auch dreidimensionale Strukturen bedrucken. Im CCC stehen zudem weitere Anlagen, die für vor- oder nachgelagerte Schritte im Herstellungsprozess von elektronisch gedruckten Bauteilen notwendig sind, beispielsweise eine Pulsforge-Anlage von Novacentrix zum Sintern von anorganischen Tinten mit gepulsten Blitzlampen.

Auf Folie gedruckte elektronische Schaltkreise und Komponenten

Optomec stellt der Empa eine 5-Achsen-Anlage namens AJ5X zur Verfügung, in der die neueste Generation von Druckköpfen für das Aerosol-Jetting zum Einsatz kommt. Damit können dreidimensionale Werkstücke von allen Seiten in einem Schritt mit elektrisch leitenden Bahnen bedruckt werden. «Mit der neuen Anlage können wir zum Beispiel eine Funkantenne in das Gehäuse eines Smartphones drucken,» so Heier.

Ziel der Partnerschaft zwischen Empa und Optomec ist es, die Aerosol-Jetting-Technologie gemeinsam weiterzuentwickeln und so die Herstellung innovativer Produkte zu ermöglichen. Die Empa wird dabei insbesondere ihre Kompetenzen im Bereich der Materialien und Prozesse einbringen; Optomec bringt nebst dem Knowhow im Maschinenbau profundes Wissen hinsichtlich Märkte und Anwendungsgebiete für gedruckte Elektronik in die Partnerschaft mit ein.

Neben Forschungs- und Entwicklungsaktivitäten wird Optomec die neue Anlage auch dafür nutzen, ihren europäischen Kunden das neue AJ5X-System vorzustellen und Muster und Demonstratoren zu drucken. Dazu wird Optomec eigens einen erfahrenen Prozessingenieur anstellen, der die Anlage betreiben und weitere Personen in der Nutzung der Anlage schulen wird. Gemeinsam mit den Empa-Forschern möchte Optomec so demonstrieren, was mit der Aerosol-Jetting-Technologie alles möglich ist.

«Die Zusammenarbeit zwischen der Empa und Optomec im Bereich gedruckter Elektronik ist ein hervorragendes Beispiel dafür, wie man die Lücke zwischen Laborforschung und industrieller Anwendung schliessen kann. Dies ermöglicht einen schnelleren Technologietransfer,» sagt Lars Sommerhäuser, der an der Empa den Forschungsschwerpunkt «Advanced Manufacturing» leitet. Die Vereinbarung sieht vor, Anlagen und Infrastrukturen gemeinsam zu nutzen, was Vorteile für beide Seiten bringt. Gleichzeitig sind die Empa-Forscher aber auch frei, mit anderen Partnern zusammenzuarbeiten. «Ich würde mir wünschen, in Zukunft weitere derartige Partnerschaften zwischen Wissenschaft und Industrie in der Schweiz zu sehen,» so Sommerhäuser, der nebst seiner Tätigkeit an der Empa Programmmanager des Strategischen Fokusbereichs «Advanced Manufacturing» (SFA-AM) des ETH-Bereichs ist und sich für den Aufbau eines schweizweiten Verbunds von Technologietransferzentren in diesem Bereich engagiert.