Flexible Hybridelektronik (FHE) ist das nächste große Ding in der Fertigung:Eine völlig neue Plattform für die Elektronik

Flexible Hybridelektronik (FHE) ist ein innovatives Verfahren, das kombiniert Elemente der Elektronikindustrie mit denen der Hochpräzisionsdruckindustrie.

Mit FHE können Hersteller Sensoren entwickeln, die leichter sind, sich den Kurven eines menschlichen Körpers anpassen oder sich über die Form eines Objekts oder einer Struktur erstrecken können – und das alles unter Beibehaltung der vollen Betriebsintegrität herkömmlicher elektronischer Architekturen.

Durch die Integration ultradünner Siliziumkomponenten durch hochpräzise Handhabung; Drucken mit leitfähigen und aktiven Tinten; und Kleben auf dehnbare Substrate werden flexible Hybridtechnologien den Einsatz von Elektronik revolutionieren. FHE bringt Elektronik „out of the box“ und integriert sie direkt in Wearables, Fertigteile und Strukturen.

Neu finanzierte Forschung zur Förderung von Innovation

Im August 2015 gründete das Verteidigungsministerium ein neues Manufacturing Innovation Institute für FHE, das von einem Konsortium aus 162 Unternehmen, gemeinnützigen Organisationen, Labors und Universitäten mit Sitz in San Jose, Kalifornien, im Herzen des Silicon Valley geleitet wird. Angefangen mit einer Gesamtinvestition von über 171 Millionen US-Dollar, 75 Millionen US-Dollar an Bundesmitteln und mehr als 96 Millionen US-Dollar an nichtstaatlichen Beiträgen, war dies das erste Produktionsinstitut mit Hauptsitz an der Westküste.

Das Gewinnerkonsortium vereinte große Elektronik- und Halbleiterunternehmen wie Applied Materials, Apple, United Technologies, Hewlett Packard und Qualcomm mit Endverbrauchern wie Boeing, General Motors, der Cleveland Clinic, Corning und Motorola. Das Endergebnis besteht darin, diese flexible, biegsame Elektronik in alles einbetten zu können, von medizinischen Geräten bis hin zu Überschalljets, und gleichzeitig auf der Spitzenforschung an Partneruniversitäten wie Stanford, UC Berkeley, Harvard und MIT aufzubauen.

Die Zukunft der FHE

Flexible und gedruckte Elektronikanwendungen werden Realität. Prognostiker prognostizieren einen Markt von fast 30 Milliarden US-Dollar für internetfähige Geräte in einem kombinierten Industrie- und Verbrauchersektor. Von diesen ist das Gesundheitswesen derzeit das stärkste FHE-Segment, in dem Leistung von höchstem Wert und Zuverlässigkeit lebenswichtig ist.

Durch die Verpackung elektronischer Komponenten auf einem flexiblen, dehnbaren Substrat werden Technologien, die durch diese innovativen Herstellungsverfahren ermöglicht werden, die volle Funktionsfähigkeit herkömmlicher elektronischer Schaltungen in tragbaren und anpassungsfähigen Architekturen bewahren. Diese hochfunktionalen Geräte können an gebogenen, unregelmäßigen Formen angebracht und über Gebäude, Objekte und Menschen gespannt werden, was zu Anwendungen des 21. Jahrhunderts führt, darunter:

• Revolutionierende elektronische tragbare Informationsgeräte zur Überwachung von Vitalparametern und körperlichen Zuständen, um Entscheidungen zu Gesundheit und Lebensstil zu optimieren.
• Dramatische Verbesserung der Bereitstellung von Medizintechnik – durch Biomarker und Geräteimplantate – die Vitalparameter für ältere Menschen, Menschen mit chronischen Erkrankungen und unsere Soldaten während des Kampfes überwachen können.
• Eingebettete Sensoren ermöglichen die Überwachung des Zustands von Nutzfahrzeugen und Flugzeugen, die in rauen Umgebungen wie Unterwasserdruck oder extremen Temperaturen betrieben werden.
• Verbesserung der Sicherheitsabläufe durch Anwendungen in der Leichtbaurobotik sowie Bild- und Sensorfunktionen der nächsten Generation, die im gesamten Spektrum land-, luft-, see- und weltraumgestützter Systeme eingesetzt werden.
• Dramatische Reduzierung der Gehäusegröße und des Gewichtes der elektronischen Systeme durch Elektronik, die sich an komplexe Formen wie Flugzeugflügel oder unbeaufsichtigte Fahrzeugplattformen anpasst und Elektronik in Kleidung und Stoffe integriert.

Die Nachfrage nach Erhöhung der Herstellbarkeit all dieser Produkte ist groß. Aktuelle Forschungsanstrengungen zielen darauf ab, den Stückpreis zu senken und den Wert für den Kunden zu steigern. Das Ergebnis sind leichte, kostengünstige, flexible, komfortable, dehnbare und hocheffiziente intelligente Produkte mit unzähligen Einsatzmöglichkeiten in Verbraucher-, Handels- und Militäranwendungen.