plastic electronic: Expertensystem für funktionelle Oberflächen

„Multiskin“-Bauteile mit berührungssensiblen Oberflächen bieten großes Potenzial für neue, intuitive Bedienkonzepte, hier am Beispiel einer multifunktionellen Konsole für ein Automobil- (Bild: plastic electronic).

Der österreichische Technologieentwickler und Funktionsfolien-Anbieter plastic electronic präsentierte im Rahmen der „Sensitive Surface Days“, die vom 14.-15. Februar 2013 im Veranstaltungszentrum des Spritzgießmaschinenherstellers Engel über die Bühne gingen (siehe auch plasticker-News vom 11.03.2013), sein Expertensystem zur Herstellung von Spritzgussteilen mit Funktionsoberflächen. Hinter dem Expertensystem steht ein Partnernetzwerk, das Kompetenzen und Produktionsmöglichkeiten von der Folientechnik und -konfektion, der elektronischen Systemtechnik, dem Bauteildesign bis zum Werkzeugbau und dem Spritzguss anbieten kann.

Mit geschlossenen Folienoberflächen lassen sich neue Ergonomie- und Bedienlogik-Konzepte umsetzt. Beispiele sind das intuitiv bedienbare Tropfen- oder das Wellendesign. Die Sensorik kann über die Funktionsfolie im Hintergrund frei positioniert werden - (Konzeptstudien: plastic electronic).

Bauteile mit funktionellen Oberflächen bieten großes Potenzial für das Produktdesign. Deren Funktionalität kann in Form von Folien mit elektronischen Beschichtungsstrukturen und ultradünnen Bauelementen in Spritzgießteile eingebracht werden. Aktueller Stand der Funktionsfolientechnik ist ein breites Spektrum an Sensorfunktionen, von der direkten „Touch-Bedienung“ über die berührungslose Nahfeld-Bedienung bis zur raumgreifenden Gestenbedienung. Über die Sensorik hinaus zeigen Funktionsfolien heute zahlreiche weitere Funktionen, wie die Emission von Licht, sowie optische, haptische oder akustische Signale auf. Auch die Option einer kontaktlosen, induktiven Ladung von Gerätebatterien kann über entsprechende Strukturen auf der Folie angeboten werden. Produktgerecht konfektionierte Folienteile werden beim Kunststoff-Spritzguss mit der Folien-Hinterspritztechnik zu Verbund-Bauteilen kombiniert. Dies gibt den Folien den strukturellen Halt und bietet Schutz für die sensiblen Sensorstrukturen, sowohl gegen mechanische, als auch klimatische Belastung. Anwendungstests in einem Temperaturbereich zwischen -40 und +85°C wurden demzufolge ohne Probleme bestanden. Dies und die Tatsache, dass sich sachgerecht gewähltes Folienmaterial gut 3-dimensional verformen lässt, bieten große Gestaltungsfreiheit für Gerätedesigner und Produktentwickler.

„multiskin“-Folie integriert Design und Funktion

„Multiskin“-Bauteile bieten großes Rationalisierungspotenzial, vor allem durch die Möglichkeit zur Funktionsintegration von Schalter- und Sensorfunktionen auf der Elektrofunktionsfolie - (Grafik: plastic electronic).

Die zentrale Komponente der plastic electronic-Technologie ist die „multiskin“-Folie. Multi-Skin steht für eine Folie, die mit einer oder mehreren Lagen elektrisch funktioneller Schichten versehen ist. Die „multiskin“-Folie kann entweder einzeln oder als Verbund mit zusätzlichen Folien, z.B. Design- oder Schutzfolien zu einem funktionellen Gehäusebestandteil konfektioniert werden. So hergestellte Verbundteile gewähren den Angaben zufolge nicht nur kreative Möglichkeiten für das Produkt- und Bediendesign, sondern auch enormes Kostensparpotenzial. Dieses resultiere aus der Möglichkeit zur weitgehenden Reduktion von konventionellen Einzelkomponenten und den damit verbundenen Montagevorgängen.

Für jede Anwendung das richtige Material
In aller Regel werden Folien aus Polyester-Kunststoffen, wie PET (Polyethylenterephthalat), PEN (Polyethylennaphthalat) oder PC (Polycarbonat), als Basismaterialien eingesetzt. Je nach Herstellverfahren bieten sie unterschiedliches Leitfähigkeits-, Transparenz- und Verformungspotenzial. Auf diese Folien werden leitfähige Strukturen durch diverse Beschichtungsverfahren aufgebracht. Durch das Oberflächendesign können Ausführung und Lage der Funktionsstrukturen auf der Trägerfolie in weiten Grenzen frei gewählt werden. Verbindungsstecker zu externen Elektronik-Komponenten können entweder in Form von SMD-Bauteilen auf die Folie bestückt oder durch Spritzgießen mitgefertigt werden.

Resümee
plastic electronic-Geschäftsführer Philipp Weissel fasst zusammen: „Gemäß unserem Selbstverständnis als Technologie-Entwickler und Folienexperten haben wir unsere Kapazitäten während der letzten sechs Jahre ausschließlich auf die Weiterentwicklung der Funktionsfolie fokussiert. Als Ergebnis verfügen wir nun über eine breite Palette an Lösungswegen, Werkzeugen und technischen Daten, die uns in die Lage versetzen, innerhalb unseres Partnernetzwerks als Lösungskatalysator zu wirken und dabei konkrete Projekte bis zur Serienreife zu führen. Nach der Grundlagenentwicklung stehen bei uns aktuell die Optimierung und Miniaturisierung der Multilagen-Technik, sowie die automatische Bestückung von „gedünnten“ Chips als Teil der Rolle-zu-Rolle-Beschichtungsprozesse ganz oben auf der Agenda. Auch wenn hier noch einige Arbeit zu leisten sein wird, die grundsätzlichen Systemvorteile der Bauteile mit sensitiven Oberflächen sind schon heute gegeben, vor allem die wirtschaftlich interessante Komponenten- und Montagekosten-Reduktion. Der vielleicht wichtigste Vorteil der Funktionsoberflächentechnik ist neben der Reduktion der Einzelteilanzahl deren großes Potenzial zur kostengünstigen Realisierung des „Batch-Engineerings“ bis hinunter zur Losgröße „Eins“. Ich meine damit, dass durch die Variation der Dekor- bzw. der Funktionsfolie ein Endprodukt unerreicht kostengünstig individualisiert werden kann. Für die meisten dieser Anwendungsfälle können wir schon jetzt, mit dem von uns erarbeiteten Expertensystem eine Lösung anbieten.“

Über plastic electronic
Die plastic electronic GmbH ist ein 2006 gegründetes spin-off-Unternehmen der Johannes Kepler Universität in Linz. Die Initiative zur Gründung des Unternehmens kam 2005 von Univ. Prof. Dr. Serdar Sariciftci, der elektrisch leitfähige Kunststoffstrukturen vorher jahrelang gemeinsam mit Nobelpreisträger Alan J. Heeger an der University of California, Santa Barbara, beforscht hatte, und dann an der Johannes Kepler Universität Linz das Institut für organische Solarzellen aufgebaut hat. Parallel zu den Forschungsprojekten auf dem Gebiet der Polymerelektronik, liegt der aktuelle Schwerpunkt bei „touchskin-Projekten“.

plastic electronic GmbH, Linz, Österreich

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