Gemeinsam entwickelten 14 Unternehmen und Forschungseinrichtungen in diesem dreijährigen FFG-Projekt die Grundlage für die Bedienkonsole der Zukunft.
(Laufzeit: 1. April 2014 bis 31. März 2017)

Alltagsgräte sollen  zukünftig keine Schalter mehr haben und über glatte und nahtlose Oberflächen mit interaktiven, berührungsempfindlichen Schnittstellen wie hinterleuchtete Tasten oder Displays bedient werden, das war die Vision des Projektteam. Dazu mussten elektronische, optische und sensorische Elemente in komplex geformte Plastikteile integriert werden.


Ergebnisse

Im Projekt wurden neue Möglichkeiten zur Herstellung der „Bedienkonsole der Zukunft“ erforscht. Die entwickelte nahtlose, interaktive, 3D-geformte Bedienoberfläche weist transparente, plastisch verformbare Funktionskomponenten für Elektronik, Sensorik und Beleuchtung auf, welche den Anforderungen der aufeinanderfolgenden Prozesse (vor allem die harschen Bedingungen der Umformprozesse) standhalten. Alle Funktionen wurden auf einer Trägerfolie integriert. Hierbei wurden die unterschiedlichen konstruktiven Rahmenbedingungen (z.B. verschiedene Materialeigenschaften, Schichtdicken, Bauteilgrößen) berücksichtigt. Demzufolge wurden während der Projektlaufzeit neue Verfahren für plastisch verformbare Funktionalitäten auf  Foliensubstraten, die nahtlos und ohne Einschränkungen im Design in dreidimensional geformte Spritzgussteile integriert werden können, entwickelt. Insbesondere wurde die definierte Bedienoberfläche mit voller Funktionalität erfolgreich in zwei verschiedenen Funktionsmustern in jeweils kleiner Stückzahl realisiert.

 

 

 

 

Geklebte Elektronik macht es möglich

Röntgenanalyse von Bauteilgruppen / Simulation

 

Die technosert electronic GmbH in Wartberg ob der Aist und die Linz Center of Mechatronics GmbH (LCM) sind zwei weitere Unternehmen, die gemeinsam an einer tastenlosen Bedienkonsole der Zukunft arbeiten.

Kleben statt löten
Die Aufgabe von technosert im Projekt 3D-MEOD ist die Bestückung der Bauteile mit SMD-LED´s oder SMD-Widerständen. „Anstatt des herkömmlichen Verlötens sorgen wir für eine leitfähige Verklebung. Wir haben dazu ein neues Produktionsverfahren entwickelt“, erzählt Mag. Andreas Gschwandtner. „Da es sich hier um die Bestückung auf einem flexiblen Folienträgermaterial handelt, welches nur im Niedertemperaturbereich verarbeitet werden kann, entfällt die Möglichkeit von gängigen Lötverfahren“, begründet Gschwandtner dies. „Wir beherrschen den Klebeprozess. Dazu war Grundlagenforschung im Bereich „Leitfähiges Verkleben“ notwendig, um darauf basierend, die Auswahl der am besten geeignetsten leitfähigen Klebstoffe zu treffen.“ Eine Anpassung und Optimierung des jeweilig notwendigen Aushärteprofils sei wichtig, denn dies sei von Kleber zu Kleber und Baugruppenbeschaffenheit verschieden, so Gschwandtner.

Computersimulation verhindert Beschädigung
Damit die von technosert integrierten Bauteile und Sensoren sowie die Leiterbahnen die anschließende Umformung der Folien unbeschadet überstehen, müssen sie optimal platziert werden. Dies gelingt mithilfe der von LCM entwickelten Computersimulationsmodelle für den Tiefziehprozess der multifunktionellen Folien. „Aufgrund ihres mehrlagigen Aufbaus und der hohen Temperaturen beim Umformen zeigen diese Folien ein komplexes Materialverhalten. Mit der Simulation können wir die auftretende Foliendehnung möglichst genau vorhersagen, und so Zonen mit geringer Beanspruchung für die Platzierung empfindlicher Komponenten identifizieren“, beschreibt Alexander Humer die Aufgabe von LCM.

Projekt baut Know-how auf
Die Kooperation und der Wissensaustausch mit führenden Forschungseinrichtungen und Firmen in Bereichen Kunststofftechnik, Materialverarbeitung und Materialprüfung ist eine der Triebfedern, sich an derartigen Projekte zu beteiligen. “Wir bauen im Projekt wertvolles Know-how auf und entwickeln HOTINT weiter, vor allem im Hinblick auf für die Kunststofftechnik und den Leichtbau typische Materialien“, sagt Alexander Humer, Projektverantwortlicher bei LCM. Auch technosert profitiert vom Know-how-Gewinn und kann im Projekt die Fähigkeit des leitfähigen Verklebens auf diesem neuen flexiblen Trägermaterial weiter entwickeln.

Technosert: Spezialist für „embedded electronics“
Technosert ist mit 145 Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern Dienstleister im Bereich „embedded electronics“, der eingebetteten Elektronik, und ist ausschließlich für OEM´s tätig. Das Unternehmen entwickelt und konzipiert elektronische Geräte, entwickelt dazu Teststrategien und bietet Prototypen. Darüber hinaus produziert technosert auch elektronische Geräte bzw. bietet ein Reparaturservice. Neu bei technosert ist die Röntgenanalyse von Baugruppen. Die Industriekunden kommen aus zahlreichen Branchen: Automotive, Medizintechnik, Luft- und Raumfahrt, Zutrittssicherheitssysteme, Smart Home, Maschinenbau, Energietechnik, Industriecomputersysteme, Biometric und Schienenfahrzeuge.
www.technosert.com 

 

LCM: Open-Source Simulationssoftware HOTINT
LCM besitzt langjährige Erfahrung in der Computersimulation, vor allem in den dafür essentiellen Bereichen der Finiten Elemente Methode (FEM), und in den mechanischen Grundlagen für die mathematische Beschreibung komplexer Materialien und Umformprozesse. Neben der Anwendung kommerzieller Software entwickelt LCM die eigene Open-Source Simulationssoftware HOTINT, auf deren Basis sehr effizient projektspezifische Funktionalität implementiert, Simulationsmodelle erstellt und komplexe mechatronische Komponenten und Prozesse analysiert werden können.
www.lcm.at

 

Die ISP zeigte, was intelligente Kunststoffe können

Zukunft zum Angreifen: Technologie-Demonstrator

Zukunft zum Angreifen: Auf der Kunststoffmesse in Düsseldorf zeigt die Initiative Smart Plastics ihren smarten Technologie-Demonstrator.
Foto: Kunststoff-Cluster

Von 19. bis 26. Oktober fand mit der K2016 die weltweit bedeutendste Messe der Kunststoff-Industrie in Düsseldorf statt. Rund 40 oberösterreichische Unternehmen waren auf dieser alle drei Jahre stattfindenden Leitmesse vertreten. Die Initiative Smart Plastics (ISP) des Kunststoff-Clusters der oö. Wirtschaftsagentur Business Upper Austria zeigte auf der Messe smarte Bauteile, die von ISP-Partnerunternehmen entwickelt worden waren. Highlight war ein Schaustück, das einen Vorgeschmack auf künftige Technologien liefert.

„Einsatzgebiete für intelligente Kunststoffe gibt es viele: Haushaltsgeräte, die ohne Schaltknöpfe auskommen oder Sensoren für Kleidungsstücke zum Beispiel“, verrät Dr. Martin Bergsmann, Geschäftsführer von Hueck Folien und Sprecher der Initiative Smart Plastics.

Innovativ ist vor allem das Herstellungsverfahren: Die Leitbahnen werden direkt auf die Kunststoff-Folie aufgebracht, in die gewünschte Form gebracht und mit Kunststoff ummantelt. „Dieser Prozess ist für die Massenfertigung geeignet, außerdem lassen sich fast alle gewünschten Formen realisieren“, erklärt Bergsmann. Die Technologie lässt eine Bestückung der Bauteile mit Heizelementen, Drucksensoren, LEDs oder drahtlosen Kommunikationselemente zu. So können die Bauteile über Sensoren zwischen Mensch und Umwelt vermitteln.

Über die Initiative Smart Plastics
Die 2011 gegründete Initiative Smart Plastics ist ein internationale Netzwerk an der Schnittstelle von Kunststoff, Mechatronik und Design und Österreichs wichtigste Kooperations- und Kommunikationsplattform für das Thema Smart Plastics. Oberösterreichische Unternehmen sind führend sowohl in dieser Plattform als auch im FFG-Projekt „3D-MEOD“ vertreten. Bei letzteren wird geht es um die Entwicklung der Bedienkonsole der Zukunft.

Schalterlose Zukunft

Fotolia Haushalt Maschine

Überall im Haushalt wo der Mensch auf eine Maschine trifft, liegen potenzielle Anwendungsfelder für die im Projekt entwickelte „Bedienkonsole der Zukunft".
Bild: Fotolia

Im FFG-Projekt „3D-Molded Electro Optical Device (3D-MEOD)" wird eine nahtlose und interaktive „Bedienkonsole der Zukunft" mit transparenten, plastisch verformbaren Funktionskomponenten für Elektronik, Sensorik und Beleuchtung entwickelt.Die gedruckte Elektronik muss dabei die harschen Bedingungen der Umformprozesse überstehen und nahtlos und ohne Einschränkungen im Design in dreidimensional geformte Spritzgussteile integriert werden können.

Vernetzung von Druck und Elektronik
„Wir sind spezialisiert auf die Prozessentwicklung und die Fertigung von Prototypen im Bereich gedruckter Elektronik", sagt DI Franz Padinger, Geschäftsführer der SCIO. „Unsere Aufgabe ist die Vernetzung zwischen Drucktechnologie und Elektronik. Wir designen das elektronische Layout und drucken die elektrischen Strukturen auf flexible Folien. Ein Schwerpunkt ist dabei die Entwicklung von Bondingprozessen zur Fixierung und Kontaktierung der ausgewählten Bauteile wie LEDs, Steuerelektronik, Controller oder Widerstände."

Überführung in 3D-Bauteile
Die funktionalisierten, folienbasierenden Mehrschichtaufbauten haben die Spezialisten der Schöfer GmbH in Schwertberg mittels Spritzguss in stabile dreidimensionale Bauteile übergeführt. Auch die dafür erforderliche Spritzgieß-Werkzeugtechnik hat Schöfer entwickelt. Dass gerade Schöfer zur Mitarbeit im Projekt eingeladen wurde ist wenig verwunderlich, hat das Unternehmen doch jahrelange Erfahrung im Hinterspritzen anspruchsvoller dekorativer Folieninserts und kann auf zahlreiche Serienumsetzungen verweisen. „Wir haben zudem auch die Kompetenz, die er forderlichen Spritzgusswerkzeuge zu konstruieren und zu fertigen", ergänzt Geschäftsführer Gerald Schöfer. „Und: Bereits im Vorfeld sammelten wir Erfahrungen mit der Integration elektronisch funktionaler Strukturen in Spritzgussbaugruppen – u.a. gemeinsam mit Partnern der Initiative Smart Plastics (ISP) – und wir haben darauf im Projekt teilweise aufgebaut."

Breites, wachsendes Anwendungsfeld
„Die Mitarbeit im Projekt hat für SCIO mehrere Vorteile, sagt Padinger. Das Netzwerken mit Partnern sei einer davon. Vor allem aber profitiere er, so Padinger, von der Entwicklung von Prozessen zur Weiterverarbeitung seiner Technologie zu Produkten. So entstünden durch Verformen, Tiefziehen oder Hinterspritzen der im Flachbett (Rolle zu Rolle = Massenfertigung) 2-dimensional gedruckten Elektronik 3-dimensionale Werkstücke. Völlig neue Applikationen oder Produkte würden so möglich, wie neuartige Bedienelemente für alle Arten elektronischer Haushaltsgeräte wie Radio, Waschmaschine, Herd oder Kaffeemaschine, aber auch Robotersteuerungen, automotive Anwendungen wie Bedienkonsolen, Armaturenbretter oder Beleuchtungen. Auch bei Ampeln und anderen Verkehrssteuerungen sieht er Potenzial. Die Liste lässt sich beliebig lang fortsetzen. Auch Gerald Schöfer ist sicher: „Künftig wird diese Technologie eine breite Anwendung finden."

Die SCIO Holding GmbH mit dzt. 4 Mitarbeitern am Standort Linz arbeitet an kundenspezifischen Lösungen im Bereich gedruckter Elektronik und Smart Plastics bis hin zur seriellen Produktion.
www.scio-tec.com 

Die Schöfer GmbH in Schwertberg mit rund 160 Mitarbeitern hat sich auf die Herstellung anspruchsvoller Spritzguss-Baugruppen und der dafür erforderlichen Werkzeuglösungen spezialisiert.
www.schoefer.at

Partnering Day 2016

Partnering Day 2016

17 October 2016
Ars Electronica Center Linz

Be part of our Partnering Day "Solutions for a better life". Meet experts in the following fields: IT, Material Science, Mechatronics, Design or Medical Engineering and discuss your ideas. How can you contribute to innovative solutions for our future life?

The goal of International Partnering Day 2016 is to nurture cooperation between innovative companies and universitiy scientists.

This event is being jointly organized by the Johannes Kepler University as part of the Centre for Knowledge Transfer West (WTZ West) and two initatives of Business Upper Austria, namely MedTech.Transfer and Smart Plastics.

For more Information about the Project 3D-MEOD visit www.3d-meod.at or
Markus Koppe
markus.koppe@biz-up.at
Mobil: +43 664 8481224

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