Elektronik im Kunststoff wiederverwerten
Das INM zeigt auf der Hannover Messe neuartige Methoden, mit denen sich in Kunststoff eingebettete elektronische Komponenten wiederverwerten lassen.
Das Leibniz-Institut für Neue Materialien – INM – präsentiert auf der Hannover Messe 2023 neuartige Materialien und Methoden, mit denen sich in Kunststoff eingebettete elektronische Komponenten bei Bedarf aus diesen lösen lassen. Anschließend können Elektronik und Kunststoff separat wiederverwertet werden.
Moderne Anwendungen von Elektronik erfordern eine immer weitere Miniaturisierung. Dies betrifft nicht nur die Elektronik selbst, sondern auch ihre Kombination mit den Materialien, die sie halten und schützen. Konventionelle Bauteile sind oftmals zu sperrig und zu unflexibel. So ist es nicht verwunderlich, dass die Industrie immer mehr auf platzsparende Lösungen setzt.
Wiederverwerten integrierter Elektronik bislang nahezu unmöglich
Der Gedanke, die Elektronikelemente direkt in ein Trägermaterial zu integrieren oder darauf zu drucken, liegt da auf der Hand. Sogenannte In-Mould- und Printed-Electronics-Technologien sind wirtschaftlich, ermöglichen neue Designs und sparen Platz, Gewicht und Material. Dies sind beste Voraussetzungen für ihren Einsatz in Fahrzeugen oder Haushaltsgeräten. Doch was passiert mit den Bauteilen, wenn sie ausgedient haben? Schon bei herkömmlichen Metall-Kunststoff-Bauteilen sind Materialtrennung und anschließendes Recycling schwierig, bei polymerintegrierter Elektronik war dies bislang nahezu unmöglich.
Trennschicht macht das Trennen im Recyclingprozess möglich
Im Projekt ReIn-E forscht das INM an recyclinggerechten Designs und nachhaltigen Materialien, die das Wiederverwerten der Komponenten ermöglichen. Ein Team um Prof. Tobias Kraus hat dazu eine Schicht entwickelt, die zwischen Polymer und Metall aufgebracht wird. Diese Trennschicht ist so beschaffen, dass sie während der Verwendung des Bauteils eine optimale Haftung der beiden Komponenten gewährleistet, bei Bedarf aber ermöglicht, Kunststoff und Metall wieder voneinander zu trennen.
Trennschicht erhöht zudem die Stabilität der Leiterbahnen
Projektmitarbeiter Dr. Yannic Brasse erläutert das Vorgehen: „Kunststoffe, in welche leitfähige Materialien integriert werden sollen, werden zunächst mit einer dünnen Trennschicht versehen. Diese ist dabei nicht nur mit den üblichen Verarbeitungsmethoden kompatibel, sondern erhöht auch die Stabilität der Leiterbahnen. Das Material ist unbedenklich und kommt zum Beispiel in Lebensmittelverpackungen und Medikamenten bereits zum Einsatz. Im Projekt konnten wir zeigen, dass die Zuverlässigkeit der Bauteile nicht unter der Trennschicht leidet. Nach dem Ende eines Produktzyklus kann die Schicht gelöst werden; so lassen sich die Komponenten voneinander separieren und können anschließend recycelt werden.“
Mehrere Partner am Projekt beteiligt
Neben der Entwicklung der Trennschicht widmet sich das INM im Projekt der Formulierung spezieller Pasten und Tinten für den Sieb- und Tintenstrahldruck. Es ergänzt damit die Projekt-Aufgaben der Partner aus Belgien und Deutschland: Die Hahn-Schickard-Gesellschaft für angewandte Forschung druckt Elektronik und testet Leistung sowie Stabilität der gedruckten und integrierten Materialien. Dabei stellt das Technologieforschungszentrum Sirris die integrierten Bauteile auf der Grundlage der entwickelten Designs und Materialien her. Zuletzt entwickelt das auf „Urban Mining“ spezialisierte Centre Terre et Pierre neue Verfahren zur Rückgewinnung der Metalle und Polymere.
Das INM hat schon mehrfach die Hannover Messe genutzt, um neue Entwicklungen vorzustellen. So zum Beispiel auch 2019 mit der Präsentation eines selbst heilenden Lacks aus Maisstärke, der aufgrund der Anordnung seiner Moleküle durch Wärme kleine Kratzer selbst reparieren kann. gk
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