Mülleimer voller Elektronikschrott

Im Projekt "Rein-E" forscht das INM zusammen mit Projektpartnern daran, in Kunststoff eingebettete Elektronik wiederzuverwerten. (Bild: Africa Studio - stock.adobe.com)

Im Rahmen des Projekts „Rein-E“ hat sich das INM – Leibniz-Institut für Neue Materialien (INM) gemeinsam mit Partnern zum Ziel gesetzt, recyclinggerechte Designs und nachhaltige Materialien zu entwickeln und so das Wiederverwerten der Komponenten zu ermöglichen.

Im INM forscht das Team um Prof. Tobias Kraus an einer Schicht, die zwischen Polymer und Metall aufgebracht wird. Diese Trennschicht muss so beschaffen sein, dass sie während der Verwendung des Bauteils eine optimale Haftung der beiden Komponenten gewährleistet und bei Bedarf ermöglicht, Kunststoff und Metall wieder voneinander zu trennen.

Der Grundgedanke ist dabei, Elektronikelemente direkt in ein Trägermaterial zu integrieren oder darauf zu drucken. Sogenannte In-Mould- und Printed-Electronics-Technologien sind wirtschaftlich, ermöglichen neue Designs und sparen Platz, Gewicht und Material.

Schema des Recyclingkreislaufs von in Kunststoff integrierter Elektronik
Von der Materialentwicklung bis zum Recycling: In Kunststoff integrierte Elektronik. (Bild: INM )

Wasserlöslicher Kunststoff verbindet und trennt integrierte Elektronikbauteile

Tobias Kraus erläutert den Forschungsansatz: „Auf die Oberfläche eines Polymersubstrats, in das stromleitende Materialien integriert werden sollen, wird eine Lösung aus Wasser und Polyvinylalkohol (PVA) aufgebracht. PVA ist ein wasserlöslicher Kunststoff und verhält sich ähnlich wie Kochsalz: Er löst sich in der Flüssigkeit auf und lässt sich durch Erhitzen und Verdampfen des Wassers wieder in seinen festen Ursprungszustand bringen. Durch erneutes Zuführen von Wasser wird der PVA-Film wieder flüssig. Auf diese Weise lassen sich die verschiedenen Materialien von In-Mould- und Printed Electronics erst über die PVA-Schicht verbinden und dann wieder voneinander trennen. Werden die Bauteile nicht mehr genutzt, können ihre Bestandteile also separat recycelt werden.“

Synthese von Pasten und Tinten zum Druck elektronischer Schaltungen

Neben der Entwicklung der Trennschicht widmet sich das INM im Projekt der Synthese spezieller Pasten und Tinten zum Druck elektronischer Schaltungen und ergänzt damit die Projekt-Aufgaben der Partner aus Belgien und Deutschland: Das Centre Terre et Pierre ist spezialisiert auf Recyclingverfahren für feste Abfälle und Elektronikschrott und entwickelt Verfahren zur Rückgewinnung der Metalle und Polymere, die Hahn-Schickard-Gesellschaft für angewandte Forschung druckt Elektronik und testet Leistung und Stabilität der gedruckten und integrierten Materialien und Strukturen und schließlich wird das Technologieforschungszentrum Sirris die integrierten Bauteile auf der Grundlage der entwickelten Designs und Materialien herstellen.

Eine Besonderheit des Forschungsprojekts ist das Mitwirken von KMUs, die eine Schlüsselrolle bei der nachhaltigen Umgestaltung der Elektronikfertigung spielen könnten. Sie sollen in die Lage versetzt werden, den Übergang von der konventionellen Technik zur integrierten Elektronik mitzugestalten und davon zu profitieren.

Quelle: INM

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