Wacker: Gebrauchsfertige elektroaktive Siliconlaminate

Das Siliconlaminat "Nexipal" besteht aus ultradünnen, mit Elektroden beschichteten Präzisionsfilmen und kann als Aktuator Bewegungen ausführen oder als Sensor mechanische Verformungen messen - (Bild: Wacker).

Auf der K 2019 präsentiert Wacker erstmals "Nexipal", ein neuartiges Siliconlaminat mit elektroaktiven Eigenschaften. Es besteht aus mehreren ultradünnen Präzisionsfolien aus Silicon, die vor dem Laminieren mit elektrisch leitfähigem Material beschichtet werden. Auf diese Weise entsteht ein Aktuator, der Bewegungen ausführen kann, wenn elektrische Spannung anliegt. "Nexipal" kann außerdem mechanische Verformungen messen und folglich auch als Sensor eingesetzt werden. Mit "Nexipal" ausgestattete berührungsempfindliche Bildschirme können beispielsweise durch Vibrationen und haptische Signale Tasten simulieren, die nur mit dem Tastsinn erkannt und ohne Blickkontakt bedient werden können. Besonders interessant kann das unter anderem für Anwendungen in Fahrzeugen sein.

Grundlage der neuen Laminattechnologie ist "Elastosil" Film. Die ultradünne Siliconfolie, die Wacker als Rollenware in Stärken zwischen 20 und 400 µm produziert, ermöglicht aufgrund ihrer dielektrischen Eigenschaften erst die gewünschten elektroaktiven Effekte des Laminats. Damit die Siliconfolie Bewegungen ausführen bzw. messen kann, wird sie mit einem elektrischen Leiter beschichtet und anschließend lagenweise zu einem Laminatstapel zusammengefügt.

Solche vorkonfektionierten Laminate plant der Münchner Chemiekonzern unter dem Markennamen "Nexipal" in Zukunft selbst zu produzieren. Auf der K 2019 wird das Unternehmen erste Mehrschichtfolien und Anwendungen zeigen, so auch einen Touch Screen, der in Zusammenarbeit mit dem Lehrstuhl für Intelligente Materialsysteme der Universität des Saarlandes entwickelt wurde und durch Vibrationen haptische Effekte erzeugen kann. Mit diesem und anderen Anwendungsbeispielen sollen Besucher auf der Messe Einblicke in die faszinierenden Möglichkeiten solcher elektroaktiven Polymere erhalten.

Wacker will elektroaktive Laminate künftig im industriellen Maßstab herstellen.

"Nexipal"-Laminate bestehen aus mehreren ultradünnen, mit elektrisch leitfähigem Material beschichteten Präzisionsfolien. Jede Folienlage ist somit zwischen zwei flexiblen Elektroden eingebettet. Liegt eine elektrische Spannung an, ziehen sich die positiven und negativen Ladungsträger der Elektroden an. Der dazwischen liegende Siliconfilm verändert dadurch seine Form: er wird dünner, zugleich aber auch länger und breiter, wobei sich die Oberfläche proportional zur Kompression ausdehnt. Im entladenen Zustand sorgt die Rückstellkraft der hochelastischen Folie dafür, dass das Laminat wieder seine ursprüngliche Form annimmt. Dieser Vorgang lässt sich beliebig oft wiederholen.

Elektroaktive Siliconlaminate besitzen gegenüber der bestehenden Magnetspulentechnologie unter anderem den Vorteil, nur während des Schaltvorgangs elektrische Energie zu verbrauchen. Dadurch arbeiten sie im Betrieb über die gesamte Lebensdauer nachhaltiger und verursachen wesentlich weniger Kosten. Außerdem produzieren Siliconlaminate keine Wärme. Eine Kühlung des Bauteils soll dadurch überflüssig werden.

Jede mechanische Einwirkung verändert außerdem die elektrische Kapazität des Laminats. Elektroaktive Polymerlaminate können deshalb auch als Sensoren verwendet werden. Diese Doppelfunktion mache "Nexipal" für Anwendungen in der Medizintechnik, Sensorik, Robotik und im Auto interessant, wo sie beispielsweise Scheinwerfer oder Spiegel ausrichten können. "Nexipal"-Laminate seien auch in der Lage, wie ein künstlicher Muskel fließende Bewegungen auszuführen.

Derzeit errichtet Wacker eine eigene Anlage zur Entwicklung und Fertigung von Laminaten. Sie wird voraussichtlich im zweiten Halbjahr 2020 erste gebrauchsfertige, vorkonfektionierte Komponenten liefern. Unterschiedliche Laminatformen und -designs sind auf Kundenwunsch möglich.

„Wir haben uns intensiv mit den Bedürfnissen der Branche und den technischen Anforderungen für eine eigene Fertigung beschäftigt. Auf Basis der bisherigen Erfahrungen haben wir entschieden, zusätzlich zur Siliconfolie zukünftig auch elektroaktive Laminate im industriellen Maßstab zu produzieren“, sagt Christian Gimber, Leiter der Business Unit Engineering Silicones im Geschäftsbereich Wacker Silicones. „Mit dem Aufbau einer eigenen Produktion schließen wir eine Lücke in der Wertschöpfungskette dieser innovativen Technologie. Als führender Siliconhersteller sind wir künftig in der Lage, den wachsenden Bedarf nach elektroaktiven Lösungen mit eigenen, qualitativ hochwertigen Siliconlaminaten zu begleiten.“

K 2019, 16.-23.10.2019, Düsseldorf, Halle 6, Stand A10

Weitere Informationen: www.wacker.com

Wacker Chemie AG, München

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