Dübendorf ZH - Forschende der Eidgenössischen Materialprüfungs- und Forschungsanstalt (Empa) haben für die rapide zunehmende Anzahl 3D-gedruckter elektrischer Schaltungen eine umweltfreundliche Lösung gefunden. Ihre Tinte aus Graphit und Schellack ist metallfrei, ungiftig und biologisch abbaubar.

Ein Team der Empa-Abteilung Cellulose & Wood Materials hat eine Methode entwickelt, die Einweg-Sensoren nachhaltiger macht. Wie die Empa mitteilt, konnten die Forschenden ein funktionierendes Material herstellen, das ohne Metalle auskommt. Zudem ist es ungiftig und biologisch abbaubar.

Empa develops metal-free disposable sensors
Neuartiger Werkstoff für gedruckte Schaltungen: Zwei Testquader aus dem 3D-Drucker. Im Hintergrund sieht man die gedruckten elektronischen Sensoren. (Bild: Empa)

Diese Sensoren werden in zunehmendem Masse im 3D-Druckverfahren hergestellt. Bisher enthalten ihre Tinten Metallpartikel, die sie leitfähig machen. Damit werden etwa intelligente Verpackungen bestückt, die Nahrungsmittel wie Gemüse auf langen Transportwegen überwachen. Diese Metalle verschärfen jedoch das Problem des Elektroschrotts.

Die neue Lösung der Forschenden verwendet als leitfähiges Material längliche Graphitplättchen, die mit winzigen Russpartikeln vermengt werden, das alles in einer Matrix aus dem altbekannten Biowerkstoff Schellack. „Die grösste Herausforderung bestand darin, eine hohe elektrische Leitfähigkeit zu erreichen und gleichzeitig ein gelartiges Netzwerk aus Kohlenstoff, Graphit und Schellack zu bilden“, wird einer der beteiligten Forscher, Xavier Aeby, zitiert.

„Wir hoffen, dass dieses Tintensystem für Anwendungen in der nachhaltigen gedruckten Elektronik verwendet werden kann“, so Gustav Nyström, Leiter der Abteilung Cellulose & Wood Materials, „zum Beispiel für Leiterbahnen und Sensorelemente in intelligenten Verpackungen und biomedizinischen Geräten oder im Bereich Lebensmittel und Umweltsensorik“. mm

Advanced Manufacturing

Modernste Technologien aus der Schweiz revolutionieren Design und industrielle Produktion. Digitale Technologien, Additive Fertigung (3D-Druck), Material-, Photonik- und Sensortechnologien sowie Prozessautomatisierung machen die Produktion schneller, effizienter und intelligenter. ABB, Georg Fischer, OC Oerlikon, Conzzeta, Siemens, PB Automation, Sensirion und Trumpf sind nur einige der weltweit führenden Technologieunternehmen in der Greater Zurich Area. Darüber hinaus bündeln Forschungsinstitute aus der Region (ETH Zurich, Inspire, EMPA, ZHAW, FHNW, SUPSI etc.) ihre Kräfte, um in einem interdisziplinären Ansatz eine Führungsrolle im Bereich Advanced Manufacturing zu erlangen.

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