Flexible Hybrid Electronics (FHE): Revolution der Fertigung durch neue Elektronik-Plattform

Flexible Hybrid Electronics (FHE) ist ein innovativer Prozess, der Elemente der Elektronikindustrie mit der Hochpräzisionsdruckindustrie kombiniert.

Mit FHE können Hersteller Sensoren erstellen, die leichter sind, sich den Kurven des menschlichen Körpers anpassen oder sich über die Form eines Objekts oder einer Struktur dehnen – bei Erhalt der vollen operativen Integrität traditioneller Elektronikarchitekturen.

Durch Integration ultra-dünner Siliziumkomponenten via Hochpräzisionshandling; Drucken mit leitfähigen und aktiven Tinten; und Aufbringen auf dehnbare Substrate werden flexible Hybridtechnologien revolutionieren, wie Elektronik genutzt wird. FHE bringt Elektronik „aus der Box“ und integriert sie direkt in Wearables, Fertigungsgüter und Strukturen.

Neu finanzierte Forschung treibt Innovation

Im August 2015 schuf das Verteidigungsministerium ein neues Manufacturing Innovation Institute für FHE, geleitet von einem Konsortium aus 162 Unternehmen, Non-Profits, Laboren und Universitäten, basiert in San Jose, CA – im Herzen des Silicon Valley. Gestartet mit einer Gesamtinvestition von über 171 Mio. $, davon 75 Mio. $ Bundesmittel und über 96 Mio. $ nicht-bundesseitige Beiträge – das erste Manufacturing Institute mit Hauptsitz an der Westküste.

Das Gewinnerkonsortium vereinte große Elektronik- und Halbleiterfirmen wie Applied Materials, Apple, United Technologies, Hewlett Packard und Qualcomm mit Endnutzern wie Boeing, General Motors, Cleveland Clinic, Corning und Motorola. Ziel: Diese flexiblen, biegbaren Elektroniken in alles einzubetten – von Medizinprodukten bis zu Überschalljets – während man auf Spitzenforschung an Partneruniversitäten wie Stanford, UC Berkeley, Harvard und MIT aufbaut.

Die Zukunft von FHE

Flexible und gedruckte Elektronikanwendungen werden Realität. Prognosen sagen einen fast 30-Milliarden-Dollar-Markt für internetverbundene Geräte in kombinierter Industrie- und Konsumsektor voraus. Davon ist Healthcare derzeit das stärkste FHE-Segment, wo Performance höchsten Wert hat und Zuverlässigkeit lebensentscheidend ist.

Durch Verpackung elektronischer Komponenten auf flexiblem, dehnbarem Substrat bewahren Technologien, die durch diese innovativen Fertigungsprozesse ermöglicht werden, die volle Funktion traditioneller elektronischer Schaltungen in tragbaren und anpassungsfähigen Architekturen. Diese hochfunktionalen Geräte können an gekrümmte, unregelmäßige Formen angebracht und über Gebäude, Objekte und Menschen gedehnt werden – führend zu 21.-Jahrhundert-Anwendungen:

• Revolutionierung tragbarer elektronischer Informationsgeräte zur Vitalzeichen- und körperlichen Zustandsüberwachung zur Optimierung von Gesundheits- und Lebensstilentscheidungen.
• Dramatische Verbesserung der Medizintechnik-Lieferung – durch Biomarker und Implantate –, die Vitalzeichen bei älteren Menschen, chronisch Kranken und Soldaten im Einsatz überwachen.
• Eingebettete Sensoren zur Zustandsüberwachung von Nutzfahrzeugen und Flugzeugen in rauen Umgebungen wie Unterwasserdruck oder extremen Temperaturen.
• Verbesserte Sicherheitsoperationen – Anwendungen in Leichtbau-Robotik, Next-Gen-Imaging und Sensorik über Land, Luft, See und Weltraum.
• Drastische Reduktion von Elektroniksystem-Größe und -Gewicht durch Elektronik, die sich komplexen Formen anpasst (Flugzeugflügel, unbemannte Plattformen) und Integration in Kleidung und Stoffe.

Hohe Nachfrage nach erhöhter Fertigbarkeit all dieser Produkte. Aktuelle Forschung zielt auf Senkung der Stückkosten und Steigerung des Kundennutzens ab. Ergebnis: leichte, kostengünstige, flexible, komfortable, dehnbare, hocheffiziente Smart Products mit unzähligen Anwendungen in Konsum-, Gewerbe- und Militärbereich.