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Gedruckte Elektronik für das Auto der Zukunft

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Gedruckte Elektronik für das Auto der Zukunft

Die organische und gedruckte Elektronik ist auf dem Weg in breite Massenmärkte. Kostengünstig von der Rolle gedruckte integrierte Systeme gestalten die Elektronik in Konsumgütern und Industriesteuerungen äußerst kompakt und energieeffizient. Im Auto ermöglichen sie eine neue multifunktionale Ergonomie und elegante ganzheitliche Cockpit-Designs mit eingebetteten Displays und Touch-Sensoren. Oder hauchdünne OLED-Rücklichter – direkt auf die Karosserie geklebt. Die LOPE-C 2011, vom 28. bis 30. Juni in Frankfurt, widmet sich auch dem Zukunftsthema Automobilelektronik. Im Auto der Zukunft sind der Phantasie keine Grenzen gesetzt: elektrisch oder hybrid getrieben, mit Wasserstoff oder Brennstoffzellen. Vielleicht sogar mit CO2-optimierter klassischer Verbrennungsmaschine. Eins steht fest: Die Elektronik wird dabei eine Hauptrolle spielen. Mit neuen Beleuchtungssystemen, Sitzen aus smarten Textilien und Solarzellen. Mit Informationssystemen, die das Fahrzeug-Interieur verändern und Fahrer wie Fahrzeug interaktiv mit der Verkehrsumgebung vernetzen – in feiner Abstimmung von Assistenz und Autonomie. Den Königsweg dorthin eröffnet die gedruckte Elektronik. Sie basiert auf flexiblen Substraten aus spezifisch funktionalisierten Polymerfolien, ist großflächig gestaltbar und dabei weniger als ein Millimeter dünn. Ab Mitte der laufenden Dekade ermöglicht sie voll integrierte Bedienoberflächen mit eingebetteten Anzeigen und Schaltern, die nur bei Bedarf ins Visier des Fahrers treten und sich mit kurzem Touch aktivieren lassen. Der erste sichtbare Ansatz kam 2008 im Porsche Cayenne. Die Firma Schreiner PrinTronics in Oberschleißheim bei München demonstrierte ihre Kernkompetenz im elektronischen Funktionsdruck. Das Innere dieses Showcar wurde großflächig mit gedruckten, blau leuchtenden Elektrolumineszenzfolien ausgestattet. Ein exklusives Raumerlebnis ambienter Lichteffekte.

Als Anzeige- und Schalterelemente sind die gedruckten elektronischen Funktionsfolien einschließlich Schutzlaminat und graphischem Overlay für Text und Skalen, Leucht- und Berührungsfelder weniger als 2 mm dick. Sie werden auf die tiefgezogenen Fahrzeugkonturen aufgesetzt. Das gilt auch für Außenleuchten: Hauchdünne OLED-Rücklichter werden direkt auf die Karosserie geklebt. Gedruckte Leiterbahnen verbinden sie mit dem System. Nichts ragt in den dicht gepackten Innenraum. Ein entscheidender Platzgewinn.
Der besondere Vorteil kapazitiver Touch-Sensoren ist, dass sie als Annäherungsschalter auch auf Gesten reagieren. Natürlich gilt bei kritischen Funktionen immer noch der feste Druck auf die markierte Fläche mit visueller oder auditiver Bestätigung. Entscheidend, sagt Judith Ihle, Produkmanagerin bei Schreiner PrinTronics, ist die Robustheit und lange Lebensdauer der gedruckten Schalter: „Die Zahl der möglichen Betätigungen ist eindeutig besser als bei mechanischen Schaltern. Die Sensorfunktion der kapazitiven Folien ist verschleißfrei.“
Bei der BMW Group, vor zehn Jahren der erste europäische Autobauer mit Head-up Display, das mit Projektion in die Frontscheibe eine erste Freiformintegration der Anzeige darstellt, sieht man ein riesiges Zukunftsfeld. „Die organische und gedruckte Elektronik hat das Potenzial für eine Beleuchtung in Designelementen und für deutlich brillantere Displays, als sie mit LCD-Schirmen erreichbar sind“, sagt Robert Isele, bei der BMW Group in München verantwortlich für die Wertigkeit im Fahrzeug-Interieur. „Flexible Displays und Sensoren nehmen die vom jeweils aktuellen Design gewünschten Geometrien funktional auf. Die Plastik-Elektronik eröffnet deutlich mehr Freiheitsgrade und eine Bauraum sparende Systemintegration.“ Nicht nur für Premium-Modelle, sondern gerade für kleinere Modellreihen. Isele hält auf der LOPE-C 2011 einen Plenarvortrag zum Thema „Flexible Elektronik als Schlüssel zu neuer Wertigkeit des Innenraums“. Mittelfristig, so Isele, werden LCDs und Laser die Stellung halten, bevor die gedruckten Funktionsfolien an ihre Stelle treten. „Priorität hat die Integrierbarkeit bei minimalem Einbauraum, geringem Energieverbrauch und einfacher Montage.“
Eine interessante Display-Variante stellt BMW als „Vision ConnectedDrive“ vor: ein frei in die Fläche integriertes Control-Display a la Tablet-PC, das neue Designmöglichkeiten eröffnet. Als zentrale Information werden Freiformanzeigen zur Darstellung typischer fahrrelevanter Instrumente verwendet. Die Anzeige ist mehrschichtig, etwa mit transparenten OLED-Folien, um vitale Informationen simultan zu zeigen. Isele: „Eigentlich sind Display und Beleuchtung frei ins Design integriert, die Kernanwendung der flexiblen Plastik-Elektronik.“ Denn die Laserprojektion ist recht voluminös. „Zukünftige Fahrerassistenzsysteme brauchen adäquate Informationssysteme zur intuitiven Interaktion.“ Automobil-Anwendungen der organischen und gedruckten Elektronik sind unter den Schlüsselthemen der LOPE-C 2011 (Large-Area, Organic and Printed Electronics Convention). Mit mehr als 150 Präsentationen von führenden Industrie- und Forschungsvertretern vermittelt die Veranstaltung den Stand und die Trends einschließlich der Anwendungen auf höchstem technologischen Niveau. Über 850 Fachteilnehmer werden erwartet. Die angeschlossene Ausstellung sprengt mit mehr als erwarteten 90 Firmen und Organisationen alle bisherigen Dimensionen.
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