Om Institutet för tryck- och medieteknik vid Chemnitz tekniska högskola har sin vilja, många framtidens högtalare kommer inte bara att vara tunna som papper, men kommer också att låta imponerande. Detta är verklighet i Chemnitz-forskarnas laboratorier, som redan 2015 utvecklade den flera prisbelönta T-boken – en illustrerad bok i storformat utrustad med tryckt elektronik. Om du vänder en sida, det börjar ljuda genom en högtalare som är osynligt placerad inuti pappersarket. "T-boken var och är en milstolpe i utvecklingen av tryckt elektronik, men utvecklingen fortsätter hela tiden, " säger Prof. Dr. Arved C. Hübler, under vars ledning denna tekniktrend, som blir allt viktigare över hela världen, har drivits framåt i mer än 20 år.

Från tillverkning av enstaka ark till utskrift från rulle till rulle

Fem år sedan, de sonorösa pappershögtalarna från Chemnitz tillverkades fortfarande i en halvautomatisk tillverkningsprocess för ett ark. I denna process, vanligt papper eller folier trycks med två lager av en ledande organisk polymer som elektroder. Ett piezoelektriskt lager är inklämt mellan dem som det aktiva elementet, vilket får papperet eller filmen att vibrera. Högt och tydligt ljud alstras av luftförskjutning. Högtalarpapperets två sidor kan skrivas ut i färg. Eftersom detta bara var möjligt i enskilda ark i begränsade format, effektiviteten i denna relativt långsamma tillverkningsprocess är mycket låg. Det är därför som forskare vid Institutet för tryck- och medieteknik har letat efter ett nytt sätt mot kostnadseffektiv massproduktion sedan maj 2017.

Målet med deras senaste projekt, rulla-till-rulle tryckt högtalarpapper (T-Paper för kort), var därför att omvandla plåttillverkning till rulltillverkning. "Forskare från områdena tryckt medieteknik, kemi, fysik, akustik, ellära, och ekonomi från sex nationer utvecklade en kontinuerlig, mycket produktiv, och pålitlig rullproduktion av högtalarbanor, " rapporterar projektledaren Georg C. Schmidt. Inte bara använde de rulla-till-rulle (R2R) utskriftsprocessen för detta, men de utvecklade också inline-teknologier för andra processsteg, såsom laminering av funktionella lager. "Detta gör att elektronik kan bäddas in i papperet - osynligt och skyddat, " säger Hübler. Dessutom han säger, inline polarisering av piezoelektriska polymerskikt har uppnåtts för första gången och fullständig inline processövervakning av de tryckta funktionella skikten är möjlig. De slutliga projektresultaten publicerades i den välrenommerade tidskriften Avancerade material i januari 2021.

Långa och lätta pappershögtalarbanor för museer, reklambranschen, och Industri 4.0

Högtalarpappers potential utvidgades till andra användningsområden i T-Paper-projektet. Till exempel, meterlånga högtalarinstallationer kan nu tillverkas i webbform eller som en cirkel (T-RING). "I vår T-RING-prototyp, en nästan fyra meter lång bana med 56 individuella högtalare kopplades till sju segment och formades till en cirkel, gör en 360° surroundljudinstallation möjlig, " säger Schmidt. Högtalarspåret, inklusive tryckta kretsar, väger bara 150 gram och består till 90 procent av konventionellt papper som kan tryckas i färg på båda sidor. "Detta innebär att billiga infotainmentlösningar nu är möjliga på museer, på mässor och i reklambranschen, till exempel. I offentliga byggnader, till exempel, mycket homogen ljudförstärkning av långa sträckor såsom korridorer är möjlig. Men själva processtekniken kan också bli intressant för andra områden, såsom produktion av inline mätsystem för Industry 4.0, säger projektledaren, blickar mot framtiden.