Nach einem Jahr Forschungsarbeit wurde das Projekt IVACE e-PLAST erfolgreich abgeschlossen. Im Mittelpunkt des Projekts standen die Forschung und Entwicklung elektrisch leitfähiger Kunststoffe mit fortschrittlichen Eigenschaften für Anwendungen in nachhaltiger Mobilität und intelligentem Verkehr. Unterstützt und begleitet wurde das Projekt von Unternehmen wie Faurecia, Industrias Alegre, Vicedo, ESB Sistemas und dem Automobilcluster AVIA der Region Valencia.
Das e-PLAST-Projekt konzentrierte sich auf die Entwicklung neuer elektrisch leitfähiger Kunststoffmaterialien und Verbundwerkstoffe auf Basis leitfähiger Nanofüllstoffe wie CNTs und Kohlenstofffasern für eine leichte elektromagnetische Abschirmung; sowie auf die Entwicklung gedruckter flexibler Elektronik (kapazitive Sensoren und Schieber), die mittels In-Mold-Elektronik in Kunststoffmaterialien integriert wird, um kapazitive Oberflächen für die Entwicklung von Mensch-Maschine-Interaktionslösungen für den Mobilitäts- und Transportsektor zu erhalten.
Die In-Mold-Electronics-Technologie (IME) reduziert Gewicht und Nachbearbeitungsschritte, indem elektronische Schaltungen direkt während des Spritzgießprozesses in das Formteil integriert werden. Sie kombiniert In-Mold-Decoration (IMD) mit gedruckter Elektronik. Zu den Vorteilen zählen eine höhere Fertigungsproduktivität, geringere Systemkosten und größere Designflexibilität. Denn die Tasten und die vielen Schichten herkömmlicher elektromechanischer Schalter entfallen und werden durch vorintegrierte Kunststoffteile und kapazitive Oberflächen ersetzt. Das Ergebnis sind hochfunktionale, leichte und ästhetisch ansprechende Bauteile.
Typischerweise beginnt die In-Mold-Elektronik-Anwendung mit dem Siebdruck eines dekorativen Designs auf eine PC- oder PE-Folie. Anschließend werden die Schaltkreise, Sensoren und Leiterbahnen mithilfe einer Kombination aus leitfähigen (hauptsächlich Silber, Kupfer und Kohlenstoff) und dielektrischen Pasten im Siebdruckverfahren aufgebracht. Nach dem Aushärten werden die bedruckten Folien thermogeformt und in eine 3D-Form gebracht. Diese 3D-Formen werden dann in eine Spritzgussform eingesetzt, in die Harz eingespritzt wird. Das fertige Bauteil ist ein starres Kunststoffelement mit integrierter Funktionalität. Oberflächenmontierte Komponenten wie Steckverbinder oder LEDs werden nach dem Formgebungsprozess hinzugefügt, um die Funktionalität des Bauteils zu erweitern.
Diese Technologie ermöglicht die Entwicklung von Instrumententafeln, Ambientebeleuchtung und Tür- und Fenstersteuerungen für Fahrzeuge sowie von Touch-Bedienelementen an Gerätefronten und weiteren Anwendungen im Gesundheitswesen, beispielsweise für die Patientenüberwachung und die Integration von Elektronik in Orthesen und Prothesen. Kurz gesagt: Die IME-Technologie ermöglicht die Integration neuer Funktionen in komplexe Strukturen oder dünne, leichte Bauteile, was andernfalls nicht möglich wäre. Sie reduziert zudem den Material- und Komponentenverbrauch und vereinfacht die Integration von Elektronik in das Endprodukt durch den Wegfall von Zwischenschritten.
Die Vereinfachung des Prozesses und das geringe Gewicht des Endprodukts machen diese Technologie zu einer praktikablen Alternative für die Integration von Elektronik in verschiedene Geräte und Anwendungen im Mobilitäts- und Transportsektor, bei Haushaltsgeräten, im Gesundheitswesen und in anderen elektronischen Geräten.
Die in diesem Artikel präsentierten Ergebnisse stammen aus dem Forschungsprojekt ePLAST, das von der Zusammenarbeit führender Automobilunternehmen und -organisationen der Region Valencia, wie dem AVIA-Cluster und FAURECIA, führenden Unternehmen der Kunststoff-Spritzgusstechnik für die Automobilindustrie wie Industrias Alegre und Vicedo-Martí sowie Telekommunikationsunternehmen wie ESB Sistemas, deren Haupttätigkeitsfeld Mobilität und Transport ist, profitierte. Das Projekt ePLAST wird vom Ministerium für nachhaltige Wirtschaft, produktive Sektoren, Handel und Arbeit der Regionalregierung von Valencia durch Zuschüsse von IVACE mit Kofinanzierung aus dem EFRE-Fonds der EU im Rahmen des EFRE-Operationellen Programms der Region Valencia 2014–2020 finanziert. Diese Zuschüsse sind für Technologiezentren in der Region Valencia bestimmt und dienen der Entwicklung nicht-wirtschaftlicher Forschungs- und Entwicklungsprojekte, die in Zusammenarbeit mit Unternehmen im Jahr 2020 durchgeführt werden.
Autorin: Susana Otero, leitende Forscherin im Bereich Ingenieurwesen bei AIMPLAS
