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Ein Thermogenerator aus dem Drucker

Direktes Aufbringen von Strukturen aus funktionalen Materialien auf Basis von Tinten oder Pasten mittels Inkjet, Aerosoljet, Siebdruck etc.
 

Gedruckte Thermogeneratoren könnten künftig die Energieversorgung von Sensoren aus Temperaturunterschieden generieren, geht es nach einem Forschungsprojekt des IFAM.

Auf der Messe Electronica 2012 (13. bis 16. November) in München stellen Fraunhofer Forscher einen gedruckten Thermogenerator vor, der zukünftig die Energieversorgung von Sensoren aus Temperaturunterschieden generieren soll.

Sensoren gehören in Fabriken, Automobilbau und vielen anderen Bereichen zum Alltag. Sie messen Temperaturen, Feuchtigkeit oder Abnutzung, per Funk werden die Daten an Rechner übertragen und ausgelesen. Das erlaubt Rückschlüsse auf den Zustand der Teile – etwa ob Wartungsarbeiten oder Reparaturen anstehen. 

Immer häufiger kommen heute drahtlose Sensornetzwerke zum Einsatz, die kaum Energie verbrauchen und Strom, Sensor, Recheneinheit und Funkmodul benötigen und elektrische Energie „ernten“. Elektrische Energie lässt sich zum Beispiel aus Wärme oder Bewegung gewinnen. Forscher am Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung (IFAM) in Bremen stellen auf der noch bis heute laufenden Messe Electronica in München in Halle A5, Stand 121, einen gedruckten Thermogenerator vor, der an die technische Oberfläche angepasst werden können soll.

Damit Sensornetzwerke sich überhaupt für eine Energieversorgung mittels Energy-Harvesting-Verfahren eignen, dürfen sie nur wenig Strom verbrauchen. Wenn die Sensoren in intelligenten Netzen nur beim Senden und Empfangen der Daten aktiv sind, wird nur noch Energie im Milliwatt-Bereich benötigt. Diese Menge können zum Beispiel Thermogeneratoren liefern, die Umgebungswärme in Strom umwandeln. Die IFAM-Forscher nutzen neue Produktionsverfahren, um solche Generatoren passgenau herzustellen.

„Mit Generativen Fertigungsverfahren lassen sich sowohl Sensoren und Sensornetzen als auch die Elemente für die Energieernte wie zum Beispiel Thermogeneratoren produzieren: Durch das direkte Aufbringen von Strukturen aus funktionalen Materialien auf Basis von Tinten oder Pasten mittels Inkjet, Aerosoljet, Siebdruck oder Dispensverfahren können nicht nur elektrische Schaltkreise und Sensorelemente auf verschiedene Oberflächen aufgebracht werden. Es ist auch möglich, Strukturen zu erzeugen, die Energie ernten“, berichtet Dr. Volker Zöllmer, Abteilungsleiter Funktionsstrukturen, der sich am Fraunhofer IFAM mit dem Thema Energy Harvesting beschäftigt. Durch die gezielte Kombination von metallischen und thermoelektrischen Werkstoffen, die nacheinander aufgetragen werden, stellen die Forscher Strukturen her, die sich als thermoelektrische Generatoren nutzen lassen sollen. Ein Vorteil dabei: Die gedruckten Thermogeneratoren lassen sich nach Angaben der Forscher exakt an die technischen Oberflächen anpassen. Das macht die Sensoren weniger störanfällig, da die Energieversorgung direkt an die jeweiligen Anforderungen adaptiert werden kann.

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