Continental forscht an gedruckter Elektronik in Gummireifen

„sensIC“ heißt ein Projekt bei Continental bei dem integrierte Sensorik auf Basis von gedruckter Elektronik in Schlauchleitungen für Elektrofahrzeuge zum Einsatz kommt.

Konkret werden Schläuche für das Thermomanagement von Fahrzeugbatterien mit integrierten Temperatursensoren ausgestattet. Continental bündelt solche Forschungsprojekte im Drucktechnikum in Freiburg; sensIC wird drei Jahre lang laufen. Das Bundesministerium für Bildung und Forschung unterstützt das Projekt anteilig mit 2,9 Millionen Euro.

Testen, probieren, neu denken. Kurze Wege, schlanke Prozesse, schnelle Ergebnisse – ein kleines Team aus hochqualifizierten Experten geht am neuen Continental-Standort in Freiburg einen wichtigen Schritt in Richtung digitale Zukunft.

„Es fühlt sich wie in einem Start-up an. Wir sind sehr flexibel und können schnell unsere Prozesse entwickeln und anpassen, hier herrscht eine tolle Dynamik. Gleichzeitig können wir auf die Kraft des ganzen Continental-Konzerns bauen“, sagt Tim Wolfer, der als Projektleiter Forschungsvorhaben für funktionale Druckprozesse am Standort Freiburg koordiniert. Hier sollen beispielsweise klassische Gummi- und Kunststoffprodukte, die bisher lediglich mechanische Aufgaben erfüllen, mit Sensorik, intelligenten Systemen und Aktorik angereichert und dadurch digitalisiert werden.

Wolfer ist promovierter Maschinenbauingenieur und seit Herbst 2020 verantwortlich für Forschungsprojekte im Drucktechnikum. „Dabei liegt mein Schwerpunkt auf der Integration von intelligenten Systemen und Netzwerken. Insbesondere betrachten wir die Schnittstelle von Bauteilen aus Elastomeren und der Integration von Elektronik“, so der Ingenieur. Der gebürtige Bremer war zuvor fünf Jahre lang als Gruppenleiter am Produktionstechnischen Zentrum der Universität Hannover tätig. Dort knüpfte er unter anderem enge Kontakte zu seinem heutigen Arbeitgeber Continental. Der 36-jährige Familienvater hat schon in seiner Kindheit und Jugend leidenschaftlich gerne getüftelt und geschraubt – und aus diesem Grund Maschinenbau studiert. Mit dem funktionalen Druck kam er im Rahmen seiner Promotion zur additiven Fertigung von optischen Systemen in Berührung. „Nun bin ich froh, diese Kenntnisse in der Forschung und Entwicklung eines Technologiekonzerns einbringen zu können“, ergänzt Wolfer.

Projekt wird zum Schlüssel für Sensorik und Elektronik in Kautschukprodukten

Continental verspricht sich einiges von sensIC – vor allem eine große Anwendungsvielfalt der Technologie und weniger Kosten in der Produktion. „Gedruckte Elektronik können wir theoretisch überall verwenden. Die Produktpalette ist quasi unendlich und perfekt zugeschnitten auf die Strategie von Continental: Produkte intelligent machen und daraus neue Geschäftsmodelle und Mobility Services entwickeln“, sagt Wolfer. „Schläuche sind da nur ein Beispiel. Aber wenn es dort funktioniert, dann auch beispielsweise in Luftfedern, Riemen, Transportgurten und Reifen.“ Und genau das ist eine seiner spannenden Hauptaufgaben: der Transfer der Technologie in andere Bereiche von Continental.

Industrieller Maßstab als Ziel

„In dieser Hinsicht hat das Projekt Leuchtturmcharakter für uns“, betont Wolfer. „Wir setzen in diesem Projekt hochproduktive Druckprozesse zur Fertigung der elektrischen Netzwerke ein. Diese Prozesse versprechen einen sehr großen Durchsatz an verarbeiteter Fläche bei gleichzeitig sehr geringen Kosten.“ Hinzu kommt: Die Elektronik muss absolut sicher sein, denn sie wird immer häufiger in Automobilen und Anlagen verbaut. Deshalb liegt ein besonderer Fokus im Vorhaben auf der Absicherung der elektronischen Systeme gegenüber Manipulationen und Plagiaten.„Die größte Herausforderung ist, die neuartigen technischen Systeme nicht nur im Labormaßstab zu untersuchen, sondern später tatsächlich bei unseren Kollegen in Hamburg im industriellen Maßstab zu fertigen“, so Wolfer. Denn: „Die Systeme haben für sich genommen bereits im kleinen Maßstab eine enorme Komplexität aufgrund der feinen und empfindlichen Strukturen. Es wird beispielsweise im Rahmen des Projektes ein spezifischer Silizium-Chip für uns designt und produziert. In der späteren Fertigung in Hamburg sind wir dann aber plötzlich mit Herausforderungen wie Wärmedehnungen, Lösungsmitteln, großen Drücken und hohen Temperaturen konfrontiert.“ Gleich zu Beginn des Projektes mussten Wolfer und Co. daher abschätzen, welche technischen Anforderungen am Ende auf sie warten, um von Anfang an eine sinnvolle Auswahl bei den Materialien und Konzepten zu treffen. „Das war schon eine Herausforderung, alle technischen Ziele unter einen Hut zu bekommen. Aber nun steht das technische Konzept und das Projekt hat voll Fahrt aufgenommen“, betont Wolfer.

Freiburg als perfekter Standort

Und warum Freiburg? „Ganz einfach: Um einen zentralen Ort für diese Technologie zu schaffen, hat Continental hier seine Aktivitäten im funktionalen Druck in einem Technikum gebündelt. Zudem hat sich der Standort Freiburg besonders aufgrund der bereits vorher bestehenden engen Zusammenarbeit mit einem technisch-wissenschaftlichen Netzwerk vor Ort angeboten, wie beispielsweise mit dem Fraunhofer ISE, dem Karlsruher Institut für Technologie (KIT) oder dem Technologie-Cluster ‚microTEC Südwest‘.“

Start-up-Atmosphäre, ein starkes lokales Netzwerk, ein neues Drucktechnikum und ein schlagkräftiges internationales Technologieunternehmen – die Voraussetzungen für den Erfolg des Projekts sensIC können für Tim Wolfer und das Projektteam kaum besser sein.