Thermogenerator kommt aus dem Drucker

Eine gezielte Kombination von thermoelektrischen und metallischen Werkstoffen ermöglicht es, Strukturen zu drucken, die sich als thermoelektrische Generatoren nutzen lassen. (Fraunhofer IFAM)

Fraunhofer Forscher stellen auf der electronica 2012 einen gedruckten Thermogenerator vor, der zukünftig die Energieversorgung von Sensoren aus Temperaturunterschieden generiert.

Drahtlose Sensornetzwerke überwachen Maschinen und Anlagen in Fabriken, Autos oder Kraftwerken. Die Energie, die sie zum Übertragen der Messwerte brauchen, »ernten« sie immer öfter aus ihrer Umgebung und sind somit autark. Forscher am Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung IFAM in Bremen stellen auf der Messe electronica in München (13. – 16. November) in Halle A5, Stand 121 eine gedruckten Thermogenerator vor, der exakt an die technische Oberfläche angepasst werden kann.

Bilderstrecke: Die Neuheiten der electronica 2012

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 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«, erläutert 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. Der große Vorteil: Die gedruckten Thermogeneratoren lassen sich exakt an die technischen Oberflächen anpassen. Das macht die Sensoren weniger störanfällig, da die Energieversorgung direkt an die jeweiligen Anforderungen adaptiert werden kann.