Thermoplastisches Elastomer im Härtetest

Das ausgewählte Material unterzogen Pfeffer und sein Team anschließend einer ganzen Reihe von Materialtests: Sie setzten es Hitze und Kälte aus, um zu prüfen, wie sich der elektrische Widerstand verändert. Sie leiteten Strom mit immer höherer Spannung hindurch, bis die Leiterbahnen durchschmorten. Sie dehnten das TPE, um herauszufinden, bis zu welchem Punkt es in seine ursprüngliche Form zurückfindet und wie die Leitfähigkeit unter Zug allmählich abnimmt. Sie ließen das Material künstlich altern, um zu sehen, wie sich das auf die Leitfähigkeit auswirkt. Und sie setzten es auf einem Flachdach ein Jahr lang Wind und Wetter aus, um herauszufinden, wie das TPE verwittert und wie sich seine Eigenschaften währenddessen verändern.

Gegenstand der Forschung war außerdem die Frage, welche Einstellungen am »freeformer«, dem industriellen additiven Fertigungssystem von Arburg, vorgenommen werden müssen, um den elektrischen Widerstand des Materials zu minimieren und ob die Druckrichtung (horizontal oder vertikal) einen Einfluss auf die Leitfähigkeit der gedruckten Bauteile hat.

»Leiterbahnen aus rußhaltigem TPE sind zwar kostengünstig in der Herstellung«, sagt Pfeffer, »allerdings werden sie gelötete Leiterbahnen wegen der insgesamt schlechteren Leitfähigkeit nicht ersetzen können.« Anwendungsmöglichkeiten gebe es dennoch einige. Denkbar seien beispielsweise kapazitive Sensoren wie Touch-Schalter oder Füll- standmesser. Aber auch Heizmatten oder Orthesen, die an bestimmten Stellen am Körper Wärme abgeben, um die Heilung zu unterstützen, seien möglich. »Man könnte auch die Sauggreifer von Robotern mit Leiterbahnen aus TPE ausstatten und so den Materialverschleiß überwachen. Je höher der Widerstand, desto abgenutzter der Greifer.«