Komplexe gedruckte Elektronik

Thermoelektrische Generatoren

Messe-Demonstrator thermoelektrischer Generator – Spannung erzeugen durch Handauflagen
© Fraunhofer IWS Dresden
Messe-Demonstrator thermoelektrischer Generator – Spannung erzeugen durch Handauflagen
Konturangepasstes thermoelektrisches Modul auf einem Rohrstück
© Fraunhofer IWS Dresden
Konturangepasstes thermoelektrisches Modul auf einem Rohrstück
Drucken eines vliesbasierten flexiblen TEGs
© Fraunhofer IWS Dresden
Drucken eines vliesbasierten flexiblen TEGs

Thermoelektrische Generatoren gewinnen elektrisch nutzbare Energie aus Temperaturunterschieden in der Umgebung. Diese Generatoren, angebracht zwischen einer warmen und einer kalten Oberfläche, können aus dem sie durchfließenden Wärmestrom elektrische Energie bereitstellen. Bislang ist die Herstellung thermoelektrischer Generatoren (TEG) allerdings aufwendig und teuer, herkömmliche TEG sind starr und enthalten teilweise toxische oder teure Materialien. Für die gedruckten thermoelektrischen Folien werden flexible, ungiftige Polymere mit einer Dicke von 20 bis 30 Mikrometern eingesetzt.

Zur Evaluierung der Leistungsfähigkeit der entwickelten thermoelektrischen Materialien werden thermoelektrische Module in unterschiedlichen, an die jeweilige Anwendung angepassten Designs angeboten.

TEG aus gestapelten Einzelfolien (links), bedruckte Einzelfolien (rechts)

Piezoelektrische Sensoren

Gedruckte piezoelektrische Drucksensoren auf gekrümmter Oberfläche einer flexiblen, kommerziellen Schuhsohle
© Fraunhofer IWS Dresden
Gedruckte piezoelektrische Drucksensoren auf gekrümmter Oberfläche einer flexiblen, kommerziellen Schuhsohle

Piezoelektrische Drucksensoren erzeugen eine elektrische Spannung bei einem einwirkenden Druck auf die Sensoroberfläche. Die druckabhängige elektrische Spannung wird als Signal verarbeitet. Die herkömmlichen piezoelektrischen Sensoren sind starr und relativ dick.

Für die gedruckten Sensoren werden hingegen flexible Polymere verwendet. Daraus resultieren relativ dünne Sensoren mit Schichtdicken zwischen 0,5 - 10 µm. Diese könne anwendungsspezifisch angepasst werden.

Durch die verwendete Drucktechnik können die flexiblen Drucksensoren auf unterschiedliche Oberfläche wie z.B. Schuhsohlen direkt aufgedruckt werden.