Elektronische Bedienkonsolen: Die Fernbedienung auf der Folie

15. September 2014, 11:39
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Integrierte elektronische Bedienkonsolen verbinden sich naht- und knopflos mit ihrem Hintergrund

Weiz - Die Zeit der mechanischen Knöpfe auf Haushaltsgeräten, Musikanlagen und Autokonsolen neigt sich langsam, aber sicher ihrem Ende zu. Statt des antiquierten Drückens, Drehens und Schiebens genügt heute bereits oft eine Berührung oder ein sanftes Streichen über einen Sensor oder ein Touch-Display. Wenn allerdings komplexere Funktionen mit elektronischen, optischen und sensorischen Elementen in eine Bedienkonsole integriert werden sollen, sind nach wie vor aufwändige Konstruktionen notwendig - vor allem, wenn die Bedien- und Anzeigefunktionen auf Waschmaschinen, Musikplayern und Co noch dazu auf außergewöhnlich geformten, etwa geschwungenen oder gewölbten Elementen aufgebracht werden sollen.

In solchen Fällen möchte Maria Belegratis neue Möglichkeiten bieten. Die Forscherin des Instituts für Oberflächentechnologien und Photonik der Joanneum Research in Weiz in der Steiermark widmet sich gemeinsam mit ihren Kollegen und 14 Wirtschaftspartnern im Projekt "3D-Meod" (kurz für "3D-Molded Electro-Optical Device") integrierten Bedienkonsolen, denen durch ein ausgeklügeltes Produktionsverfahren eine nahezu beliebige Gestalt verliehen werden kann. Das Projekt, das von der österreichischen Forschungsförderungsgesellschaft FFG unterstützt wird, hat ein Gesamtvolumen von 2,4 Millionen Euro und läuft drei Jahre.

"Es gibt schon einiges in dieser Richtung am Markt", räumt die Projektleiterin ein. "Was es aber noch nicht gibt, ist, dass wirklich viele Funktionen auf einer Folie zusammengeführt werden, die dann unter Hitze und Druck geformt und durch ein Spritzgussverfahren in eine Kunststoffkonsole integriert wird."

Hauchdünne Trägerfolien

Die nur einen halben Millimeter dicken Trägerfolien, auf denen mittels verschiedener Verfahren von Siebdruck bis zu "Pick-and-Place" elektronische Bauteile, Leiterbahnen und Sensoren aufgedruckt werden, müssen einer ganzen Reihe von Anforderungen genügen, erklärt Belegratis: Die bedruckte Folie muss etwa auch nach der Verformung ausreichend stabil sein. Bei Abschnitten, die mittels LEDs beleuchtet werden, muss Licht durchkommen können. Und vor allem: Die Folie muss trotz der Hitze, die beim Verformungsprozess und beim Spritzgussverfahren auf sie einwirkt, die Bauteile tragen können. "Es kann sein, dass man die LEDs nach einem verunglückten Hochdruckformen suchen muss, weil sie aufgrund der Hitze weggeschwommen sind."

Die Tägerfolie wird auf beiden Seiten sandwichartig von weiteren Folien geschützt: "Vorn für die schöne Optik, hinten als Schutz gegen das Spritzgussverfahren." Damit die Elektronik das Verfahren gut übersteht, muss die hintere Abschirmung mehrere Millimeter dick und widerstandsfähig sein.

Beim Hochdruckformen, bei dem dem Foliensandwich die gewünschte 3-D-Gestalt gegeben wird, kommen Temperaturen knapp über dem Glasübergang zum Einsatz. Je nach Art des Kunststoffes wird es zwischen 100 und 200 Grad Celsius zähflüssig und biegsam und kann verformt werden. Das Schwierige dabei: Die einzelnen Prozesse, Materialien und Temperaturen müssen in langwierigen Tests optimiert und aufeinander abgestimmt werden: Es muss heiß genug, darf aber nicht zu heiß sein, erklärt die Forscherin. Sonst schadet das der Elektronik. "Gerade bei den LEDs ist es eine große Herausforderung, dass sie den Prozess überleben."

Der Einsatz von Leuchtdioden markiert auch den Unterschied zum Vorgängerprojekt, in dem die Grundlagen des Verfahrens erarbeitet wurden. Die Integration von Beleuchtung soll einen weiteren Schritt in der Evolution der integrierten Konsolen ausmachen.

Backups als Müllvermeidung

Leicht, elegant, schlank, ohne Fugen und einfach zu säubern sollen diese "Bedienkonsolen der Zukunft" sein. Aber was, wenn etwas kaputt ist? Muss man die Bedienelemente dann wegen einer Kleinigkeit, die bei alten Fernbedienungen, Geschirrspülern und TV-Geräten noch reparierbar war, gleich wegwerfen?

Auf der Produktionsseite kann man dem mit eingebauten Backups begegnen. "Wenn eine LED ausfällt, muss das noch nichts an der Lichtqualität ändern." Und man müsse bedenken, dass die Folien viel billiger als konventionelle Bauteile sind. Aber klar ist: "Je mehr wir in die Automatisierung hineingehen, desto mehr wird weggeworfen." (pum, DER STANDARD, 10.9.2014)

  • Eingabeelemente sollen beliebige Formen annehmen.
    foto: joanneum research

    Eingabeelemente sollen beliebige Formen annehmen.

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