Dem Stand der Technik voraus: transparente Folienheizungen vom Technologiepartner KUNDISCH
Bünde/Villingen-Schwenningen, 04. Oktober 2023 – Fast unsichtbar und doch so effektiv: Transparente Heizungen sind echte Problemlöser in den unterschiedlichsten Bereichen. Die Automotiv-Industrie gilt hier als Vorreiter unter anderem mit beheizten Scheinwerfern und Spiegeln. In Autos eingesetzt, ermöglichen transparente Heizungen den Fahrzeugautomatisierungssensoren unter allen Wetterbedingungen eine präzise 3D-Kartierung zu erstellen. Mittlerweile hat sich das Einsatzgebiet von transparenten Heizungen um ein Vielfaches erweitert. Der Technologiepartner der Bopla Gehäuse Systeme GmbH, der Folientastaturen- und Touchsysteme-Hersteller Kundisch GmbH & Co. KG in Villingen-Schwenningen, nutzt für seine Heizfolien eine spezielle Technologie.
Raues Wetter im Außenbereich, Temperaturschwankungen in Terrarien – optische Kameras müssen zusammen mit anderen Sensoren den Bedingungen ihres Anwendungsbereichs standhalten. Damit diese Kameras aktiv bleiben, muss das Sichtfeld stets frei von Kondensation und Eis sein. Raues Wetter oder Temperaturschwankungen können dabei zu einem echten Problem werden und die Gerätefunktionalität gefährden. Die Lösung: transparente Heizungen. Sie schützen Sichtfeld und Sensoren vor äußeren Einflüssen – und das immer bei höchster Transparenz.
Smart Heating: Ein wichtiges Zukunftsfeld für KUNDISCH
Der Folientastaturen- und Touchsysteme-Hersteller KUNDISCH entwickelt bereits seit vielen Jahren Lösungen rund um transparente Elektronik. Ein Bereich der transparenten Elektronik, in dem KUNDISCH eine steigende Nachfrage verzeichnet, ist das Smart Heating durch transparente Folienheizungen. Für Sebastian Gepp, Entwicklungsleiter Gedruckte Elektronik bei KUNDISCH, nicht weiter verwunderlich, denn Folienheizungen auf Basis transparenter Elektronik bieten zahlreiche Vorteile, sagt er. Der größte Vorteil einer transparenten Folienheizung gegenüber heute etablierten Heizungen sei das schnelle Aufheizen. „Mit einer Folienheizung kann zum Beispiel eine Scheibe innerhalb weniger Sekunden auf 60 Grad Celsius erwärmt werden. Herkömmliche Heizsysteme arbeiten mittels Lüfter und Heizdraht und heizen in erster Linie die Umgebungsluft auf. Dies dauert erheblich länger und kostet darüber hinaus viel Energie.“
Die Metal-Mesh-Technologie
Bei der Herstellung transparenter Folienheizungen besteht die Herausforderung darin, ein Material einzusetzen, das sowohl eine ausreichende Leitfähigkeit als auch Transparenz aufweist. Bei KUNDISCH kommt hier die Metal-Mesh-Technologie in Spiel, welche genau diese Voraussetzungen erfüllt. Durch diese Technologie werden homogene transparente leitfähige Folien als gedruckte Schichten hergestellt, die als Heizungen für durchsichtige Oberflächen verwendet werden können. KUNDISCH druckt dafür in der Regel zwei Leitungen aus Silber in die Folie. Diese leiten den Strom in die Folie. Zwischen den beiden silbergedruckten Leitungen befindet sich eine transparente Beschichtung. Sie besteht aus einer Mischung aus Kupfer und Carbon, ist hochleitfähig sowie hochtransparent. „Das kann man sich so vorstellen wie hauchdünne Kupferdrähte auf der Folie. Diese Drähte kann man nur mit dem bloßen Auge erkennen, wenn man geübt ist“, erklärt Sebastian Gepp.
» Das ist genau der Clou an dieser neuen Technologie: Das hauchdünne, kaum sichtbare Material ermöglicht im Gegensatz zu anderen Techniken deutlich niedrigere Widerstände. Aufgrund dessen erreichen Anwender mit weniger Strom die gleiche Heizleistung.«
–Sebastian Gepp, Entwicklungsleiter Gedruckte Elektronik bei KUNDISCH
Ein weiterer Vorteil der Technologie ist die Möglichkeit, das Material nach Kundenwunsch mittels Drucktechniken zu strukturieren. Denn nicht immer kann eine rechteckige beschichtete Fläche zum Einsatz kommen, um zum Beispiel eine gewünschte Heizleistung bei vorgegebenen elektrischen Parametern zu erreichen. Mit seiner Technologie kann KUNDISCH also die Produkte genau an die Applikation anpassen.
Die transparente elektrische Heizfolie wird dabei typischerweise durch „Sandwiching“ eines leitfähigen Materials zwischen Schichten von Glas oder klarem Kunststoff, traditionell Polycarbonat oder Acryl, eingearbeitet.
Der Vorteil dieser Methode wird vor allem deutlich, wenn transparente Heizfolien für große Flächen, wie für Windschutzscheiben, hergestellt werden müssen. Heutiger Stand der Technik für beheizbare Windschutzscheiben ist das Verlegen von Drähten durch Roboter. Ein Roboter verlegt einen dünnen Draht mit einem zentimetergroßen Abstand und muss dafür jede Position abfahren. Ein Verfahren, das vor allem mehr Zeit in Anspruch nimmt als die von KUNDISCH verwendete Metal-Mesh-Technologie, sagt Sebastian Gepp. So könne KUNDISCH den Quadratmeter Heizung sehr homogen in Sekunden drucken, wogegen ein Roboter mehrere Minuten zum Verlegen braucht. „Das heißt, die Produktivität, die wir damit erreichen können, ist um ein Vielfaches höher als der heutige Stand der Technik.“
Transparente Heizungen in unterschiedlichen technischen Varianten gibt es schon lange. Allerdings ist das von KUNDISCH eingesetzte Material, das das innovative Verfahren möglich macht, erst seit einigen Jahren auf dem Markt verfügbar. „Es gab viele Jahre ein Beschaffungsproblem. Man musste für Smart Heating in der Vergangenheit alternative Technologien wie Drähte oder ITO-Beschichtungen nutzen“, erklärt Sebastian Gepp.
In vielen Bereichen ein Problemlöser
Hauptantreiber dieser Technologie ist die Automobilindustrie. Denn die Heizfolien sind nicht nur für das Auge durchsichtig, sondern auch für Laser- und Radarsysteme. So unterstützen die transparenten Heizfolien die Funktionalität von Abstandsmessgeräten in Fahrzeugen, auch wenn das Fahrzeug vereist ist. Egal ob Roboter, die Lkw ausladen, autonom fahrende Gabelstapler oder Agrarfahrzeuge – vor allem Bereiche, die von einem hohen Grad an Automatisierung geprägt sind, profitieren von den durchsichtigen Heizungen.
Auch in der Medizin finden sie Anwendung, beispielsweise in Inkubatoren für Neugeborene. Darüber hinaus können sie in diverse Displays eingebaut werden, zum Beispiel in E-Paper-Reader. Aber auch in anderen Bereichen sind transparente Heizfolien ein echter Problemlöser, sagt Sebastian Gepp und nennt ein konkretes (Extrem-)Beispiel: „Zu unseren Kunden gehören Leuchtmittelhersteller, deren Produkte unter anderem in der Antarktis zum Einsatz kommen. Da heute keine Glühbirnen mehr eingesetzt werden dürfen, die durch ihre Wärme Eis abhalten, vereist so eine Lampe unter diesen Bedingungen. Die Glühbirne ist dann nicht mehr hell genug.“ Transparente Heizfolien verhindern dies.
