Als het Institute for Print and Media Technology van de Chemnitz University of Technology zijn zin heeft, veel luidsprekers van de toekomst zullen niet alleen zo dun zijn als papier, maar zal ook indrukwekkend klinken. Dit is een realiteit in de laboratoria van de Chemnitz-onderzoekers, die in 2015 het meermaals bekroonde T-Book ontwikkelde - een geïllustreerd boek op groot formaat uitgerust met gedrukte elektronica. Als je een pagina omslaat, het begint te klinken door een luidspreker die onzichtbaar in het vel papier is geplaatst. "Het T-Book was en is een mijlpaal in de ontwikkeling van gedrukte elektronica, maar de ontwikkeling gaat de hele tijd door, " zegt Prof. Dr. Arved C. Hübler, onder wiens leiding deze technologische trend, die wereldwijd steeds belangrijker wordt, wordt al meer dan 20 jaar voorwaarts gedreven.

Van enkelbladige productie tot rol-naar-rol printen

Vijf jaar geleden, de sonore papieren luidsprekers uit Chemnitz werden nog in een halfautomatisch productieproces van losse vellen vervaardigd. In dit proces, gewoon papier of folies worden bedrukt met twee lagen geleidend organisch polymeer als elektroden. Een piëzo-elektrische laag is daartussen als het actieve element gesandwiched, waardoor het papier of de film gaat trillen. Luid en helder geluid wordt geproduceerd door luchtverplaatsing. De twee zijden van het speakerpapier kunnen in kleur bedrukt worden. Aangezien dit alleen mogelijk was in losse vellen in beperkte formaten, de efficiëntie van dit relatief trage fabricageproces is zeer laag. Daarom zoeken onderzoekers van het Institute of Print and Media Technology sinds mei 2017 naar een nieuwe weg naar kosteneffectieve massaproductie.

Het doel van hun nieuwste project, roll-to-roll bedrukt luidsprekerpapier (kortweg T-Paper), was daarom plaatproductie om te zetten in rolproductie. "Onderzoekers op het gebied van printmediatechnologie, scheikunde, natuurkunde, akoestiek, Elektrotechniek, en economie uit zes landen ontwikkelden een continue, zeer productief, en betrouwbare rolproductie van luidsprekerbanen, ", meldt projectmanager Georg C. Schmidt. Ze gebruikten hiervoor niet alleen het roll-to-roll (R2R) printproces, maar ze ontwikkelden ook inline-technologieën voor andere processtappen, zoals het lamineren van functionele lagen. "Hierdoor kan elektronica worden ingebed in het papier - onzichtbaar en beschermd, ", zegt Hübler. Bovendien hij zegt, voor het eerst is inline polarisatie van piëzo-elektrische polymeerlagen bereikt en is volledige inline procesbewaking van de geprinte functionele lagen mogelijk. De uiteindelijke projectresultaten zijn gepubliceerd in het gerenommeerde tijdschrift Geavanceerde materialen in januari 2021.

Lange en lichtgewicht papieren luidsprekerbanen voor musea, de reclame-industrie, en Industrie 4.0

Het potentieel van luidsprekerpapier werd in het T-Paper-project uitgebreid naar andere toepassingsgebieden. Bijvoorbeeld, meterlange luidsprekerinstallaties kunnen nu in baanvorm of als cirkel (T-RING) worden vervaardigd. "In ons T-RING-prototype een bijna vier meter lange track met 56 individuele luidsprekers werd verbonden om zeven segmenten te vormen en gevormd tot een cirkel, een 360° surround sound installatie mogelijk maken, " zegt Schmidt. Het sprekersspoor, inclusief printplaten, weegt slechts 150 gram en bestaat voor 90 procent uit conventioneel papier dat dubbelzijdig bedrukt kan worden. "Dit betekent dat goedkope infotainmentoplossingen nu mogelijk zijn in musea, op beurzen en in de reclamebranche, bijvoorbeeld. In openbare gebouwen, bijvoorbeeld, zeer homogene geluidsversterking van lange trajecten zoals gangen is mogelijk. Maar de procestechnologie zelf kan ook interessant worden voor andere gebieden, zoals de productie van inline meetsystemen voor Industrie 4.0, " zegt de projectmanager, naar de toekomst kijken.