Voorsprong op de allerlaatste techniek: transparante folieverwarming van technologiepartner KUNDISCH
Bünde/Villingen-Schwenningen, 4 oktober 2023 – bijna onzichtbaar en toch zo effectief: transparante verwarmingen zijn echte probleemoplossers in de meest gevarieerde omgevingen. De automobielindustrie werkt hier als pionier, onder andere met verwarmde koplampen en spiegels. Bij toepassing in auto’s maken transparante verwarmingen precieze 3D-kartering voor de automatiseringssensoren in de auto’s onder alle weersomstandigheden mogelijk. Inmiddels is het toepassingsgebied van transparante verwarmingen enorm verder uitgebreid. Als fabrikant van membraantoetsenborden en touchsystemen maakt KUNDISCH in het Duitse Villingen-Schwenningen gebruik van een speciale techniek voor zijn verwarmingsfolies.
Ruw weer buitenshuis, temperatuurschommelingen in terraria – optische camera’s moeten samen met andere sensoren bestand zijn tegen de voorwaarden waaronder zij worden toegepast. Om te waarborgen dat deze camera’s actief blijven, moet het zichtveld voortdurend vrij van condensatie en ijs zijn. Ruw weer of temperatuurschommelingen kunnen daarbij een echt probleem worden en de functionaliteit van de apparatuur in gevaar brengen. De oplossing: transparante verwarmingen. Zij beschermen zichtveld en sensoren tegen invloeden van buitenaf: en dat altijd bij de hoogstmogelijke transparantie.
Smart Heating: Een belangrijk toekomstveld van KUNDISCH
KUNDISCH is als fabrikant van membraantoetsenborden en touchsystemen al sinds vele jaren actief in de ontwikkeling van oplossingen rondom transparante elektronica. Een gebied van de transparante elektronica, waarin KUNDISCH met toenemende navraag wordt geconfronteerd, is “Smart Heating” door middel van transparante folieverwarmingen. Voor Sebastian Gepp, hoofd ontwikkeling geprinte elektronica bij KUNDISCH, is dat niet verder verwonderlijk, want folieverwarmingen op basis van transparante elektronica bieden talrijke voordelen, zegt hij. Het grootste voordeel van een transparante folieverwarming in vergelijking met tot op heden algemeen toegepaste verwarmingstechnieken is, dat deze snel opwarmt. „Met een folieverwarming kan bijvoorbeeld een ruit binnen enkele seconden tot op 60 °C worden opgewarmd. Traditionele verwarmingssystemen werken met een ventilator en verwarmingsdraad en verwarmen op de eerste plaats de omgevingslucht. Dat duurt beduidend langer en kost bovendien veel energie.“
De “Metal-Mesh”-technologie
De uitdaging bij de productie van folieverwarmingen bestaat daarin, een materiaal te gebruiken, dat zowel voldoende goede geleiding waarborgt als ook transparantie bezit. Bij KUNDISCH komt hiervoor de Metal-Mesh-techniek in het spel, omdat die precies aan deze voorwaarden voldoet. Bij deze techniek worden homogene, transparante geleidende folies als geprinte lagen vervaardigd, die als verwarming voor doorzichtige oppervlakken kunnen worden gebruikt. KUNDISCH print daartoe in de regel twee zilveren leidingen in de folie. Deze leiden de stroom in de folie. Tussen de twee zilveren opgedrukte leidingen bevindt zich een transparante coating. Die bestaat uit een mix van koper en koolstof (carbon), is zeer goed geleidend alsmede uiterst transparant. „Dat kun je je voorstellen als vliesdunne koperdraden op de folie. Om deze draden met het blote oog te kunnen herkennen, moet je goed geoefend zijn“, licht Sebastian Gepp toe.
» Dat is precies de clou aan deze nieuwe techniek: het ragfijne, nauwelijks zichtbare materiaal biedt de mogelijkheid voor beduidend lagere weerstanden, in vergelijking met andere technieken. Om die reden bereiken gebruikers met minder stroom dezelfde verwarmingscapaciteit.«
–Sebastan Gepp, ontwikkelingsmanager gedrukte elektronica bij KUNDISCH
Een verder voordeel van deze techniek is de mogelijkheid om materiaal naar wens van de klant door middel van druktechnieken te structureren. Want niet altijd kan een rechthoekig gecoat oppervlak worden toegepast, om bijvoorbeeld een gewenste verwarmingscapaciteit bij gespecificeerde elektrische parameters te halen. Met zijn techniek kan KUNDISCH derhalve zijn producten precies aan de applicatie aanpassen.
De transparante elektrische verwarmingsfolie wordt daarbij in typische gevallen door „sandwiching“ van een geleidend materiaal tussen lagen van glas of helder plastic, conventioneel polycarbonaat of acryl, ingewerkt.
Het voordeel van deze methode wordt vooral duidelijk, wanneer transparante verwarmingsfolies voor grote oppervlakken, zoals voorruiten voor auto’s, moeten worden vervaardigd. Volgens de huidige stand der techniek voor auto-voorruiten met verwarming wordt de bedrading met behulp van robots aangebracht. Een robot plaatst een dunne draad op afstanden van een centimeter en moet daarvoor naar iedere positie gaan. Een werkwijze die vooral meer tijd vergt dan de door KUNDISCH toegepaste Metal-Mesh-techniek, zegt Sebastian Gepp. Zo kan KUNDISCH een vierkante meter verwarming zeer gelijkmatig binnen seconden printen, terwijl een robot meerdere minuten voor het plaatsen nodig heeft. „Dat betekent, dat de productiviteit die wij daarmee kunnen bereiken, vele malen hoger is dan de huidige stand van de techniek.“
Transparante verwarmingen in verscheidene technische varianten bestaan er al lang. Echter, het door KUNDISCH toegepast materiaal dat het innovatieve procédé pas mogelijk maakt, is pas sinds enkele jaren op de markt beschikbaar. „Er heeft lang een probleem met de inkoop bestaan. Voor Smart Heating moesten er in het verleden alternatieve technieken zoals draden of ITO-coatings worden gebruikt“, verklaart Sebastian Gepp.
In veel bereiken een probleemoplosser
De belangrijkste drijfveer voor deze techniek is de automobielindustrie. Want de verwarmingsfolies zijn niet alleen voor het oog doorzichtig, maar ook voor laser- en radarsystemen. Zo ondersteunen de transparante verwarmingsfolies de functionaliteit van afstandsmeetapparatuur in voertuigen, ook wanneer een ijslaag op het voertuig zit. Of het nu robots betreft, die een vrachtwagen lossen, autonoom rijdende vorkheftrucks of landbouwmachines, vooral bereiken waarin een hoge graad van automatisering bestaat, hebben echt baat bij de doorzichtige verwarmingen.
Ook in de medische wereld worden zij toegepast, bijvoorbeeld in couveuzen voor pasgeboren baby’s. Bovendien kunnen zij in diverse displays worden ingebouwd, zoals in E-Paper-readers. Maar ook in andere bereiken zijn transparante verwarmingsfolies een echte oplossing voor problemen, zegt Sebastian Gepp en noemt een concreet (extreem) voorbeeld: „Tot onze klanten horen fabrikanten van verlichtingen, die onder andere in de Antarktis worden gebruikt. Omdat tegenwoordig gloeilampen niet meer mogen worden toegepast, die tot nog toe ijs door hun warmte weghouden, raakt een lamp hier onder deze omstandigheden onder ijs. Het licht van de gloeilamp is dan niet meer fel genoeg.“ Transparante verwarmingsfolies verhinderen dat.
