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Bayer MaterialScience hat ein umfangreiches Technologie-Knowhow und eine breite Materialpalette für Kunden aufgebaut, die Polycarbonat-Folien mit elektro- nischen Funktionen bedrucken und im Film-Insert-Molding (FIM)-Verfahren zu 3D- Elektronikbauteilen verarbeiten. „Diese so genannte gedruckte Polymerelektronik gilt als Zukunftstechnologie zur wirtschaftlichen Produktion von hochintegrierten, komplex geformten Elektronikkomponenten“, erklärt Dirk Pophusen, Leiter Business Development für funktionale Folien in der Region Europa, Naher Osten, Afrika, Lateinamerika bei Bayer MaterialScience.
Schätzungen des britischen Marktforschungsunternehmens IDTechEx zufolge wird der globale Markt für Polymerelektronik bis zum Jahr 2020 auf fast 100 Milliarden Dollar und nur fünf Jahre später auf 250 Milliarden Dollar wachsen. „Davon wollen wir mit unserem Foliengeschäft profitieren und setzen bei allen Schritten der Bauteilumsetzung auf eine enge Kooperation mit den Herstellern dieser Elektronik- module. Unser Ziel ist es, gemeinsam maßgeschneiderte Lösungen zu erarbeiten“, so Pophusen weiter.
Folien bieten in der gedruckten Polymerelektronik mehrere Vorteile. Sie sind auf engem Raum mit mehreren elektronischen Funktionen wie Schaltbildern, Aktua- toren, Sensoren und Antennen bedruckbar, die bisher als separate Komponenten aufgebracht werden mussten. Die Integration dieser Funktionen verringert deshalb den Teilebedarf sowie den Logistik- und Montageaufwand. Das Ergebnis sind kompakte, einbaufertige Elektronikmodule, die nur sehr wenig Bauraum benötigen und daher dem Trend zur Miniaturisierung in der Elektronik entsprechen.
Neue Hardcoat-Folie – verformbar, abriebfest und chemikalienbeständig
Die dreidimensional verformbare Hardcoat-Folie Makrofol® HF beispielsweise ist eine aktuelle Produktinnovation. Die gute Verformbarkeit der Folie – es lassen sich auch enge Radien und hohe Ziehtiefen damit umsetzen – beruht darauf, dass die Kratzfestbeschichtung nur vorgehärtet ist und erst nach dem Verformen endgültig mit dem Licht handelsüblicher UV-Lampen ausgehärtet wird. Die Polycarbonat- Folie ergibt Oberflächen mit Tiefenglanz, die chemisch sehr beständig und abrieb- fest sind. Sie wird unter anderem bei dreidimensionalen Anzeigeelementen dem Trend zu Hochglanz-Klavierlackoptiken gerecht, die mit „Verschwindeffekt“- Techniken kombiniert sind. Diese lassen die Konturen von Leuchtsymbolen im ausgeschalteten Zustand scheinbar verschwinden (Black-Panel-Technologie).
Künstliche Muskeln und leuchtende 3D-Oberflächen
Außerdem verfügt Bayer MaterialScience nach der Akquisition der Artificial Muscle Inc. über das Knowhow, elektroaktivierbare, künstliche Muskeln als Aktuatoren und Sensoren herzustellen und in Systeme zu integrieren. Damit werden zum Beispiel Touchscreen-Felder „fühlbar“, weil sie eine taktile Rückmeldung bei Berührung des Displays geben. Im Gegensatz zu herkömmlichen mechanischen Tasten sind sie dabei weitestgehend verschleißfrei.
Daraus ergeben sich große Einsatzchancen zum Beispiel bei der Fertigung von Smartphones, Gamecontrollern und Touchpads sowie im Automobilbau. So hat Bayer MaterialScience auf Basis einer Polycarbonat-Folie mit Partnern den Prototyp einer einteiligen, großflächigen 3D-Mittelkonsole entwickelt, in die unter anderem als zentrales Bedienelement ein kapazitiver und zugleich elektroak- tivierbarer Schalter integriert ist.
Neben elektronischen Elementen kann im FIM-Verfahren auch die „Funktion“ Licht in entsprechende 3D-Folienbauteile integriert werden. Als Lichtquelle können dabei konventionelle Technologien mit LEDs zum Einsatz kommen, aber auch flächige Elektrolumineszenzsysteme. Zurzeit arbeitet Bayer MaterialScience zum Beispiel gemeinsam mit der Add-Vision Inc. daran, flexible polymere organische Leuchtdioden mittels Druckverfahren auf Polycarbonat-Folien aufzubringen. Diesen so genannten P-OLEDs wird eine große Zukunft unter anderem bei der Herstellung von Displays vorausgesagt.
Leitfähige Nano-Tinten für biegsame Schaltungen
Unter dem Namen BayInk® entwickelt Bayer MaterialScience leitfähige und ver- formbare Nano-Tinten, unter anderem für die gedruckte Polymerelektronik. Diese lassen sich mit konventionellen Drucktechniken wie etwa InkJet digital auftragen. Je nach Verfahren können Linienbreiten mit einer Auflösung von weniger als 30 Mikrometern umgesetzt werden, die für das menschliche Auge nicht mehr sichtbar sind. Leiterbahnen, Kontakte und Elektroden lassen sich auf diese Weise we- sentlich einfacher und effektiver aufbringen als mit gängigen Verfahren, die meist aufwändiger und energie- und materialintensiver sind. Die Tinten haften fest auf verschiedensten Kunststoff-Folien wie etwa Makrofol® und Bayfol® und auf ande- ren biegsamen Materialien, aber auch auf starren Untergründen. Ihr Einsatz- spektrum ist vielfältig. So könnten sie etwa als unsichtbare Leiterbahnen den komplexen Aufbau von Touchscreens vereinfachen.
Service nach Maß über die gesamte Prozesskette
„Unsere Entwicklungspartner profitieren davon, dass unser Folien-Technikum mit neuesten Maschinen und Anlagen ausgestattet ist, die jeden Schritt der FIM- Prozesskette zur Produktion von gedruckter Polymerelektronik abdecken“, so Pophusen. So verfügt der Bereich Functional Films beispielsweise über voll- automatische Siebdruckanlagen, Rapid-Prototyping- und High-Pressure-Forming (HPF)-Geräte, mit denen bedruckte Folien verzerrungsarm verformbar sind. Seit kurzem gehört auch eine HPF-Maschine dazu, die deutlich größere Folienformate mit Maßen von bis zu 500 x 1.000 Millimetern verformen kann. Abgerundet wird die FIM-Prozesskette durch Spritzgieß- und Spritzprägemaschinen unterschiedlicher Größe, die mit entsprechenden Einrichtungen zur Folienbearbeitung ausgestattet sind.
Firmenpräsentation
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Bayer (Schweiz) AG – drei Teilkonzerne…
Der Hauptsitz der Bayer (Schweiz) AG befindet sich in Zürich. Bayer ist in der Limmatstadt bereits seit 1954 vertreten. Damals wurde die Bayer-Pharma AG für den Vertrieb von Pharmaprodukten gegründet. Die Bayer (Schweiz) AG be- schäftigt heute an verschiedenen Standorten rund 430 Mitarbeitende.
Der Bayer-Konzern ist in der Schweiz über die Bayer (Schweiz) AG mit allen drei Teilkonzernen vertreten:
• Bayer CropScience
• Bayer HealthCare und
• Bayer MaterialScience
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