In dieser Artikelserie möchten wir die Aufgabenbereiche der gedruckten Elektronik, des funktionalen Drucks und des industriellen Drucks definieren und aufzeigen, wo sie sich mit bestehenden Märkten überschneiden und wo neue Chancen liegen.

Wenn Sie das Thema ‚gedruckte Elektronik‘ erwähnen, ernten Sie in der Regel ein anerkennendes und verständnisvolles Nicken, auch wenn der Umfang und die Anwendungsmöglichkeiten immer noch verwirrend sind.

Wikipedia definiert gedruckte Elektronik als „eine Reihe von Druckverfahren, die zur Herstellung elektrischer Geräte auf verschiedenen Substraten verwendet werden. Elektrisch funktionale elektronische oder optische Tinten werden auf das Substrat aufgebracht, wodurch aktive oder passive Bauteile wie Dünnschichttransistoren oder Widerstände entstehen. Es wird erwartet, dass die gedruckte Elektronik eine weit verbreitete, sehr kostengünstige Elektronik mit geringer Leistung für Anwendungen wie flexible Displays, intelligente Etiketten, dekorative und animierte Poster und aktive Kleidung, die keine hohe Leistung erfordern, ermöglichen wird.“

Wie auch immer Sie gedruckte Elektronik definieren, eines ist sicher: Es ist eine schnell wachsende Industrie.

IDTechEx, ein in Großbritannien ansässiges Marktforschungs-, Beratungs- und Veranstaltungsunternehmen, prognostiziert, dass das Gesamtgeschäft mit gedruckter, flexibler und organischer Elektronik von 16,04 Milliarden Dollar im Jahr 2013 bis 2023 auf 76,79 Milliarden Dollar anwachsen wird.

Der größte Teil dieses Geschäfts entfällt auf OLED-Displays, die hauptsächlich in Form von beleuchteten Displays für Smartphones verwendet werden, sowie auf leitfähige Tinten, die für eine Vielzahl von Anwendungen wie PV-„Busbars“, Touchscreen-Einfassungen und Antennen eingesetzt werden. Es gibt noch viele weitere aufstrebende Technologien und Komponenten, von dehnbarer Elektronik, wie sie in Sportbekleidung verwendet wird, über Speicher und Dünnschichttransistoren bis hin zu gedruckten und flexiblen Sensoren, wie sie in der Biotechnologie eingesetzt werden.

Raghu Das, CEO von IDTechEx, erklärt, dass gedruckte Elektronik ein weit gefasster Begriff ist, der viele Technologien in unterschiedlichen Reifestadien umfasst: „Das Thema umfasst gedruckte, flexible und organische Elektronik, die mit oder ohne herkömmliche elektronische Komponenten verwendet werden kann. Einige Geräte befinden sich seit mehr als zwanzig Jahren in der Entwicklung, andere kommen erst jetzt auf. Bisher hat die gedruckte, organische und flexible Elektronik vier milliardenschwere Marktsegmente ermöglicht – OLED-Displays, Glukosesensoren, E-Reader und leitfähige Tinte für die Photovoltaik.“

Zu den konkreten Anwendungen, für die gedruckte Elektronik neben Displays eingesetzt werden kann, nennt Das Glukose-Teststreifen und Solarpaneele als einige der beliebtesten und erfolgreichsten Anwendungen. Allgemein gesprochen sind Konsumgüter, Gesundheitswesen, Mobilität, Elektronik, Medien und Werbung einige der Bereiche, die von gedruckter Elektronik profitieren können, was Chancen für Unternehmen schafft, die bereits über die für die Herstellung gedruckter Elektronik erforderlichen Technologien verfügen. „Unternehmen, die in Rohstoffsegmenten tätig sind, haben die Möglichkeit, gedruckte Elektronik zu nutzen, um hochwertige Produkte wie interaktives Spielzeug und animierte Verpackungen anzubieten. Die Vorteile der gedruckten Elektronik sind zahlreich – sie reichen von geringeren Kosten, verbesserter Leistung, Flexibilität, Transparenz und Dehnbarkeit bis hin zu Zuverlässigkeit und besserer Umweltverträglichkeit.“

Ein herausragendes Beispiel für die Anwendung gedruckter Elektronik im Bereich Branding ist eine ungewöhnliche Verpackung für den hochwertigen Bombay Sapphire Gin von Bacardi. Die Karl Knauer KG, ein deutsches Unternehmen, das sich auf die Entwicklung innovativer Verpackungen spezialisiert hat, nutzte seine eigene Technologie ‚HiLight – Printed Electronics‘, um für Bombay Sapphire eine Faltschachtel mit bedruckten, aktiv leuchtenden Oberflächen zu entwickeln. Ein Mechanismus aktiviert eine Lichtanimation auf der Vorderseite der Verpackung, sobald diese in die Hand genommen wird, und dem potenziellen Käufer wird eine fünfstufige Lichtsequenz gezeigt. Zuerst wird das Bild der Flasche und dann die feinen leuchtenden Designelemente gezeigt. Der Zyklus dauert insgesamt achtzehn Sekunden. Danach stoppt er und beginnt erneut, wenn die Verpackung bewegt wird.

Dieses Beispiel zeigt, wie gedruckte Elektronik neue Maßstäbe für Verpackungen und für die Markenwerbung am Point of Sale setzen kann, was sich positiv auf die Marketing- und Verkaufsmöglichkeiten auswirkt. Endverbraucher werden eher von leuchtenden als von herkömmlichen Verpackungen im Regal angezogen. Darüber hinaus kann die Marke durch die Assoziation mit einem interaktiven und einprägsameren Erlebnis aufgewertet werden.

Eine weitere interessante Anwendung der gedruckten Elektronik ist der RFID-Tag (Radio Frequency Identification), mit dem Informationen gespeichert und drahtlos über elektromagnetische Felder übertragen werden können. Diese ‚Smart Tags‘ können dabei helfen, die Echtheit eines Produkts gegen Fälscher zu verifizieren oder zu erkennen, ob Lebensmittel während ihrer Reise vom Boot zum Fischhändler kalt bleiben. Sie können potenzielle Käufer sogar mit der Hintergrundgeschichte eines Produkts in Verbindung bringen. Eine Flasche Wein zum Beispiel könnte den Liebhabern virtuell die Region, die Weinberge und sogar die Winzer vorstellen, die den Wein erzeugt haben, indem die auf dem Etikett gespeicherten Daten mit dem mobilen Gerät des Käufers verknüpft werden. Es ist auch erwähnenswert, dass einige elektrisch leitfähige Tinten auf Kleidung gedruckt werden können, um „intelligente Stoffe“ herzustellen, wie z.B. Sportkleidung, die die Herzfrequenz eines Läufers aufzeichnet.

„Die Geschäftsmöglichkeiten, die die gedruckte Elektronik eröffnet, sind enorm“, fasst Das zusammen. „Allerdings sollte ein stärker systemintegrierter Ansatz gefördert und verfolgt werden. Es gibt viele Unternehmen, die in der Lage sind, Displays, Batterien und Transistoren zu drucken, aber nur wenige sind in der Lage, diese Elemente zu nutzen und sie in komplette Lösungen zu integrieren, die darauf abzielen, neuartige Produkte zu entwickeln und zu vermarkten, um neue Einnahmequellen zu erschließen“, schließt er ab.

Im letzten Artikel dieser Serie werden wir die Technologien des funktionalen Drucks und der gedruckten Elektronik näher beleuchten und auf die technologischen Fortschritte hinweisen, die Sie in Zukunft beobachten sollten.