Thermogenerator aus dem Drucker

Thermogeneratoren zu drucken wird durch das generative Fertigungsverfahren möglichFraunhofer IFAM

Die Forscher am Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung IFAM ernten mit dem gedruckten Thermogenerator Energieaus Temperaturunterschieden für den Betrieb von Sensoren.

Drahtlose Sensornetzwerk helfen dabei, sicherheitsrelevante Bauteile einfacher zu überwachen. Doch die begrenzte Speicherkapazität und Lebensdauer der Batterien sowie das Thema Recycling sind kritische Punkte für Anwender. Damit die 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 neuartige Produktionsverfahren, um solche Generatoren passgenau herzustellen.

„Mit generativen Fertigungsverfahren lassen sich sowohl Sensoren und Sensornetzen als auch die Elemente für die Energieernte wie etwa Thermogeneratoren produzieren“, erläutert Dr. Volker Zöllmer, Abteilungsleiter Funktionsstrukturen, der sich am Fraunhofer IFAM mit dem Thema Energy Harvesting beschäftigt. Durch das direkte Aufbringen von Strukturen aus funktionalen Materialien auf Basis von Tinten oder Pasten mittels Ink-Jet, Aerosol-Jet, 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“, ergänzt Zöllmer. Durch die gezielte Kombination von metallischen und thermoelektrischen Werkstoffen, die nacheinander aufgetragen werden, stellen die Forscher nun Strukturen her, die sich als thermoelektrische Generatoren nutzen lassen. Der große Vorteil: Die gedruckten Thermogeneratoren lassen sich exakt an die technischen Oberflächen anpassen. Das macht die Sensoren weniger störanfällig, da sich die Energieversorgung direkt an die jeweiligen Anforderungen adaptieren lässt.

(mrc)