Thermoformen von Kunststofffolien mit elektronischen Komponenten (Smartlab2)

Das Projekt Smartlab2 umfasst das Thermoformen von Kunststofffolien mit vorapplizierten elektronischen Komponenten. Ziel ist die Entwicklung intelligenter Verbrauchsmaterialien mit erweiterten Funktionalitäten für den Einsatz in der Diagnostik. Die Kombination etablierter Technologien mit neuartigen leitfähigen Tinten und Simulation der Verformung sollen eine kosteneffiziente Fertigung ermöglichen.

Dieses Projekt hat zum Ziel, Labor-Consumables aus umgeformtem Kunststoff wie z.B. 96-Well-Mikroplatten oder Vor-Ort-Diagnostik-Testträger mit eingebrachter Sensorik als Funktionsmuster herzustellen. Dabei soll die Sensorik bereits auf das zweidimensionale Foliensubstrat aufgebracht und erst anschließend zu einer 3D-Struktur umgeformt werden, was den Aufbringungsprozess der Sensorik bedeutend vereinfacht. Durch integrierte Sensorik direkt in die Laborgeräte wird eine kontinuierliche Überwachung der Probe und Prozessschritte mit einer hohen Genauigkeit erzielt. Die feste Anordnung der Sensorik ersetzt dabei den manuellen Aufbau dieser im Labor, wodurch Fehlmontagen verhindert und die Reproduzierbarkeit von Messergebnissen gesteigert werden.

Die geplante Ausweitung des Konzepts auf Mehrlagenverbünde wird die Funktionalität des Consumables (z. B. Einsatz in harschen Umgebungsbedingungen, Einbringung von Elektrolysezellen) weiter steigern. Diese Aspekte tragen in besonderem Maße zu einer Qualitätssicherung von Laboranalysen bei. Um die Aufgabenstellung zielgerichtet verfolgen zu können, wird der Umformprozess im Vorfeld gestützt von einer neuen Simulationsherangehensweise betrachtet, was einen besonders effektiven Entwicklungsprozess ermöglicht. Zur Realisierung des Projekts sollen etablierte Technologien (direkter Druck von Sensorik, Mikrothermoformen von Foliensubstraten) erstmals kombiniert werden, um bestehende Prozesse effizienter zu gestalten bzw. neue Produktklassen (smartes Labor-Consumable) zu ermöglichen.