Gedruckte Elektronik
Neue Strukturen für Verpackungen
So verändert die gedruckte Elektronik Pharma- und Medizinverpackungen
Gedruckte Elektronik spielt im Elektronikmarkt immer noch eine kleine, aber dennoch feine Rolle. Hinter dem Begriff verbirgt sich Kombination leitfähiger Materialien sowie Lack- und Farbsysteme, die großflächig und kostengünstig auf Folie, Papier oder andere Träger in mehreren Schichten übertragen werden. Entsprechende Bauteile gibt es bereits seit über 20 Jahren; heute erreicht die gedruckte Elektronik ein Marktvolumen von knapp 37 Milliarden Dollar.
Leitfähige Strukturen
Gedruckte Elektronik bezeichnet die Herstellung elektronischer Bauelemente mittels Druckverfahren. Anstelle von konventionellen Farben werden elektronische Funktionspasten verdruckt. Ob leitende Bahnen, Widerstände oder andere technische Funktionen – insbesondere Folien lassen sich mit allen gewünschten Eigenschaften bedrucken. Die auf Folie gedruckten Komponenten übernehmen dann Aufgaben der konventionellen Elektronik mit besonderen Verarbeitungsmöglichkeiten. Sie sind selbstklebend oder ungummiert erhältlich und können automatisch oder manuell appliziert werden. Die Kontaktierung erfolgt individuell zum Beispiel durch Steck- oder Federkontakte und optional mit zusätzlichem Korrosionsschutz. Dabei bleibt die Folie stets leicht, dünn und flexibel – eine der Grundvoraussetzungen für den platzsparenden Einbau in unterschiedlichste Produkte.
Ob opak oder transparent, mittels gedruckter Elektronik gibt es viele Möglichkeiten elektrisch leitende Strukturen umzusetzen. Schreiner PrinTronics verfügt beispielsweise über Know-how im Druck von Silber, Karbon, Isolation, dem Stanzen von Metallfolien sowie von Kontaktierungen und der industriellen Verarbeitung von Rolle zu Rolle. Leitfähige Bahnen werden durch Ausstanzen oder mittels Siebdruckes von Silber- und Karbonpasten realisiert. Auf Basis gedruckter Elektronik können besonders dünne, flexible und mehrlagige Folienprodukte für elektrisches Leiten, Schalten, Messen und Steuern realisiert werden. Dazu gehören gedruckte Leiterbahnen, Antennen, Heizelemente, Reflektoren, multifunktionale Bedienoberflächen und Sensoren.
Kombination von RFID mit Sensorik und Antennen
Nach Barcode und RFID ist die Kombination von RFID und Sensorik ein aktueller Trend im Bereich der gedruckten Elektronik. So lassen sich flache, leicht zu applizierende und kostengünstige Bauformen realisieren. Sie eröffnen eine neue Dimension der Informationsgewinnung: Zusätzlich zu allen bisher genutzten Informationen kann der Zustand eines Objekts erfasst und ausgelesen werden, zum Beispiel im Bereich des Manipulationsschutzes. Um Kunden die Sicherheit zu geben, dass Produkte vollständig, einwandfrei und originalverpackt in Empfang genommen werden, kommen spezielle Sicherheitsfolien zum Einsatz, die sich beim Ablösen zuverlässig zerstören. Diese Void-Folien zeigen einen Manipulationsversuch auf einer Vielzahl von Klebegründen zuverlässig an. Jedes händische Ablösen – auch bei Einsatz von herkömmlichen Lösemitteln, Wärme oder Kälte – führt zum partiellen Zerstören der Folienfläche.
Beim neu entwickelten RFID-Void Label von Schreiner ProTech steht der elektronische Nachweis einer Manipulation im Fokus. Möglich ist das durch die Kombination von RFID-Chips und gedruckter Elektronik. Der RFID-Manipulationssensor legt zum Beispiel eine Kontaktschleife – angebunden an das RFID-Label – über sensible Komponenten und ermöglicht so die berührungslose Kontrolle auf Beschädigung, Positionsveränderung und Erstöffnung. Weitere Anwendungsfelder sind das Anzeigen von Nässeeintritt, Temperaturveränderungen oder Stürzen. Diese Informationen sind zum Beispiel beim Transport von sensiblen Produkten wichtig. Die Auswahl geeigneter Inlays (Antenne + Chip) tragen entscheidend dazu bei, mögliche Beschädigungen der RFID-Tags während Herstellungs- und Handlingprozessen zu vermeiden. Gerade in wirtschaftlich harten Zeiten ist es wichtig, sich auf Innovationsthemen zu fokussieren. Die Krise hat auch Chancen ermöglicht: So wird zum Beispiel die Themen Digitalisierung und Konnektivität immer wichtiger. Antennen aus gedruckter Elektronik leisten dazu einen wichtigen Beitrag.
Erstöffnungsnachweis von Verpackungen
Ein Anwendungsszenario ist der Fälschungsschutz und damit auch das Thema Erstöffnungsnachweis. Für den elektronischen Manipulationsnachweis kommt gedruckte Elektronik ins Spiel: Der Erstöffnungssensor ist ein verdeckter und somit unsichtbarer »Fühler«, der beim Ablösen des Etiketts von der Oberfläche irreparabel zerstört wird. Die Information über diesen Vorgang wird auf einem NFC-Chip gespeichert und in einem digitalen Informationssystem hinterlegt. Hersteller können so in Echtzeit verfolgen, wo und wann die Verpackung des von ihnen ausgelieferten Produkts oder Bauteils ausgelesen wurde. Unternehmen stellen so sicher, dass die Kunden überprüfen können, dass sie ungeöffnete Originalware vor sich haben.
Zudem schützen sie die Verpackung vor unlauterer Wiederverwendung durch Kriminelle. Denn nicht selten verkaufen Fälscher imitierte Produkte in Originalverpackungen, die sie beispielsweise aus Müllbehältern entwenden – ein Erstöffnungssensor macht diesen Machenschaften einen Strich durch die Rechnung. Auch der Endverbraucher, beziehungsweise das weiterverarbeitende Unternehmen, oder der Zwischenhändler profitieren. Per NFC-Reader auf dem Smartphone können sie das Label auslesen und so sicherstellen, dass sie ein Originalprodukt in den Händen halten. Falls die App eine bereits erfolgte Erstöffnung anzeigt, können sie sofort Kontakt mit dem Hersteller aufnehmen. Der große Vorteil des NFC-basierten Funklabels liegt darin, dass kein spezielles Lesegerät notwendig ist, sondern jedes NFC-fähige Smartphone zur Auslesung verwendet werden kann. Dadurch wird jeder Beteiligte entlang der Lieferkette eingebunden und profitiert vom Manipulationsschutz.
Lesetipp: Weitere Anwendungsszenarien finden Sie auch im Fachartikel von Schreiner Protech in der medical design 1/2021. Hier geht's zum kostenfreien ePaper.
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