Extrusion 7-2022
33 Extrusion 7/2022 die Industrie dabei zu unterstützen, innovative Konzepte und Ideen für Produkte auf der Basis von nanofunktionalisierten Kunststoff- und Papieroberflächen und -membranen auf den Markt zu bringen. Das FlexFunction2Sustain-Netzwerk – ein Open Innovation Testbed (OITB) für Nanofunktionalisierungs- technologien – bietet Zugang zu umfassenden Dienstleistungen, die Innovationen unterstützen, zum Beispiel vom Material- und Produktdesign, der Technologie- und Produktentwicklung, der Kleinserienproduktion bis hin zur Erschließung von Finanzie- rungsquellen. Zwei Jahre FlexFunction2Sustain – was ist entstanden? In den ersten zwei Jahren hat das Konsortium eine Vereinigung geschaffen, deren Ziel es ist, das Dienstleistungsangebot der OITB-Mitglieder zu strukturieren und zu nutzen. Durch diese Struktur soll den KMU ein einfacher und schneller Zugang zu den Einrichtungen und Dienstleistungen des OITB ermöglicht werden. Um den Markteinstieg zu vereinfachen, erhält der Kunde über eine zentrale Anlaufstelle (Single Entry Point – SEP) für Vertrieb und Projektmanagement Zugang zum OITB. Ein SEP berät den Kunden bei der Technologieauswahl und koordiniert alle Entwicklungsarbeiten und die Interaktion mit den OITB-Mit- gliedern. FlexFunction2Sustain wird außerdem regionale An- laufstellen einrichten, um bestmöglichen Kundenservice zu bieten und das OITB auf den gesamten europäischen Binnen- markt zu bringen. Erste Prototypen neuartiger, umweltfreundlicher Kunststoff- und Papierprodukte wurden hergestellt und in verschiedenen indus- triellen Anwendungsszenarien bewertet. Dazu gehörten wie- derverwertbare/kompostierbare Lebensmittel- und Kosmetikver- packungen, Membranen für Wasserfilter und Diagnostik, intel- ligente Kunststoffoberflächen für die Automobilindustrie sowie biologisch abbaubare Sicherheits- und Fälschungsschutzetiket- ten. Projektkoordinator Dr. John Fahlteich erklärt: "Wir sind stolz dar- auf, dass wir die erste funktionierende organische Solarzelle auf einem recycelten Polypropylen-Substrat zusammen mit einer ganzen Reihe von Technologie-Demonstratoren auf der IndTech 2022 Ende Juni in Grenoble präsentieren konnten." Neben der organischen Solarzelle (OPV) wurden mehrere innovative Pro- duktkonzepte gezeigt, darunter: • ein vollständig recyceltes Getränkepaket, • optische Beschichtungen auf biodegradierbarer Folie, • innovative Lebensmittelverpackungen auf semitransparentem Papier und • ein membranbasierter Spritzensatzfilter für Diagnostik- und Wasserfilteranwendungen. Dr. Fahlteich weiter: „Auf der IndTech wurde FlexFunction2Sus- tain in eine eigene Ausstellung integriert, in der die Innovationen und Dienstleistungen von 13 verschiedenen Open Innovation Testbeds vorgestellt wurden, die eine Vielzahl von Technologien und Anwendungen adressieren – von Biomaterialien über na- nofunktionalisierte Oberflächen bis hin zu umweltfreundlichen und energieeffizienten Lösungen für Gebäudehüllen." Weltweit erste organische Solarzelle auf recyceltem Polypropylen Die Projektpartner Fraunhofer IVV und IPC Centre Technique In- dustriel de la Plasturgie et des Composites verwendeten recy- celtes Polypropylen (rPP), das aus einem neu entwickelten Verpackungsmaterial für wiederverwertbare Getränkebeutel ge- ➠ Fraunhofer-Institut für Organische Elektronik, Elektronenstrahl- und Plasmatechnik FEP Winterbergstr.. 28, 01277 Dresden, Deutschland www.fep.fraunhofer.de wonnen wurde, gemischt mit neuem Polyproypylen (vPP), um eine Substratfolie für gedruckte Elektronik mit einem Rezyklat- anteil von 50 Prozent herzustellen. Am Fraunhofer FEP wurde eine transparente Elektrode aus In- dium-Zinn-Oxid (ITO) über Rolle-zu-Rolle (R2R)-Vakuumbe- schichtung mittels Magnetron-Sputtern mit speziell angepassten Prozess- und Wickelparametern aufgebracht. Das Ergebnis ist beeindruckend, denn trotz der im Substrat verwendeten Rezy- klate wies das ITO fast den gleichen Schichtwiderstand auf, der auch auf unbehandelten Foliensubstraten erreicht wurde. Organic Electronics Technologies P.C. (OET) in Griechenland übernahm dann die R2R-Schlitzdüsen-Beschichtung zur Herstel- lung der organischen Solarzellen, gefolgt von einem Verkapse- lungsschritt und dem anschließenden Druck der organischen Materialien bis zur Fertigstellung der organischen Solarzelle. Die Wissenschaftler von OET führten mehrere Versuche zu den Be- schichtungsparametern durch und erreichten so den Druck der funktionellen OPV-Schichten auf das PP-Substrat, das aus 50 Prozent rPP besteht, welches aus Verpackungsmaterial für Ge- tränkebeutel zurückgewonnen wurde. Die Funktion der Solar- zelle als Bauelement wurde mit einem maximalen Wirkungsgrad von ein Prozent erstmals nachgewiesen. Vasileios Kyriazopoulos, Projektleiter bei OET erklärt dazu: "Der Wirkungsgrad von etwa ein Prozent reicht bereits aus, um eine breite Palette von intelligenten Einwegverpackungen mit ausrei- chend elektrischer Energie zu versorgen. Derzeit können orga- nische Solarzellen auf handelsüblichen Substraten einen Wir- kungsgrad von über acht Prozent erreichen. Durch die Verbes- serung des gesamten Herstellungsprozesses, einschließlich Fo- lienextrusion, Schichtdesign, Druck und Verkapselung, kann der Wirkungsgrad von organischen Solarzellen, die auf recycelten, zu 50 Prozent aus rPP bestehendem Material gedruckt werden, noch um mehr als fünf Prozent gesteigert werden." Damit wurde ein erster großer Schritt in der Entwicklung um- weltfreundlicherer Produktgestaltung und flexibler Elektronik er- reicht. Künftig können auf Basis dieser ersten Entwicklungen Produkte wie smarte Verpackungen, aber auch interaktive Zeit- schriften im Bereich Werbung oder auch Consumer Geräte kon- zipiert werden. Dank flexibler Elektronik wie einer organischen Solarzelle auf recyceltem Material werden die Produkte von mor- gen mit Strom versorgt, um ihre Funktionalität zu erfüllen – das Ganze nun einen Teil umweltfreundlicher. Die ersten Ergebnisse weisen erst den Weg, der noch weiter be- schritten werden muss. Das FlexFunction2Sustain-Konsortium wird künftig an der Verbesserung des Extrusionsprozesses für die recycelte Folie arbeiten. Zudem steht die Entwicklung eines neuen Schichtdesigns für die verbesserte Oberflächenqualität auf der Agenda. Der OPV-Prozess birgt ebenso Potenzial zur Ver- besserung der Trocknungstemperaturen und bei den Verkapse- lungsstrategien. In Summe führt dies zu einer echten Perspektive, mit flexibler Elektronik auf neuen Materialien ähn- liche Leistungen zu erreichen, wie sie auf herkömmlichen – auf fossilen Rohstoffen basierenden – Kunststofffolien erzielt wer- den. Projektkoordinator ist das:
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