Chemie & Life Sciences

Intelligente chemische Materialien für das Auto von morgen

Merck versorgt die Autoindustrie mit einer breiten Produktpalette

04.09.2017 -

Wie das Auto der Zukunft aussehen wird, weiß keiner ganz genau. Bestimmte Trends zeichnen sich allerdings schon ab. So sind Autos schon heute rollende Computer, die vernetzt agieren. Zukünftig werden sie immer mehr miteinander und mit Verkehrsleitsystemen kommunizieren. Der Verkehrsfluss kann immer intelligenter gesteuert werden – Unfälle nehmen ab. Sukzessive wird Fahren immer autonomer. Menschen können die Fahrzeit für andere Dinge nutzen, bspw. werden sie arbeiten, Filme schauen, im Internet surfen oder einkaufen.

Innovative Materialien und Technologien, die diese Zukunftsvisionen Wirklichkeit werden lassen, sind gefragt. Als führendes Wissenschafts- und Technologieunternehmen versorgt Merck die Autoindustrie bereits seit Langem mit einer breiten Produktpalette. Dazu zählen allen voran Effektpigmente für die Lackierung im Außen- und Innenbereich. Sie verleihen Autos einzigartige Farb-, Glanz-, Glitzer- und Schimmer-Effekte, sorgen für dauerhafte Brillanz sowie Farbintensität und schützen den Lack. Flüssigkristallmischungen für Displays und Halbleitermaterialien für Mikrochips gehören ebenfalls zu den Merck-Materialien, die in jedem Auto zu finden sind.

Innovative Technologien werden gebraucht

In unzähligen Labors auf der ganzen Welt wird an Materialien und Technologien geforscht, die im Auto des 21. Jahrhunderts stecken. Was mit der Vielzahl von Materialien heute und in Zukunft möglich ist, präsentiert das Unternehmen anhand eines eigenen virtuellen Konzeptautos. Einige ausgewählte – insbesondere für das Auto der Zukunft relevante – Technologien sollen hier kurz beschrieben werden.

Displays auch ohne Ecken

Schon heute ist fast jedes Auto mit hochauflösenden, temperaturstabilen und extrem langlebigen Flüssigkristalldisplays ausgestattet. Die LC-Materialien dafür werden immer leistungsstärker – mit hohem Farbspektrum und steigender Energieefiizienz. Dazu kommen seit Kurzem OLED-Displays (organische Leuchtdioden), die mit ihrem äußerst dünnen Aufbau neue Gestaltungsfreiheiten bieten. OLED-Materialien ermöglichen besonders hohe Kontraste, brillante Farben und gestochen scharfe Bilder aus jeder Perspektive und können sogar transparent sein. Als besonders angenehm  empfinden Betrachter, dass im OLED-Display der schwarze Hintergrund kein Restlicht abgibt, wodurch etwa der Fahrer nachts nicht gestört wird. Die derzeitige Forschung sowohl bei Flüssigkristall- als auch bei OLED-Materialien geht weiter und konzentriert sich stark auf sog. Free-Form-Displays. Ob Armaturenbretter, Türen oder Sitze: Solche Displays können nahtlos in ganz unterschiedliche Umgebungen und Formen eingepasst werden. Dafür werden sehr dünne Gläser oder sogar Kunststoffe genutzt. Erste Prototypen für Autos gibt es bereits.

Sonnenschutz und Privatsphäre

Flüssigkristallfenster können nicht nur in der Architektur für mehr Wohlbefinden sorgen. So entwickelt das Darmstädter Unternehmen die Sonnenschutzvariante mit Partnern in der Automobilbranche für schaltbare Panoramadächer. Eine Nutzung für Seiten- und Heckfenster ist auch angedacht. Durch die spezielle Flüssigkristallmischung in den Scheiben lassen sich diese sekundenschnell und stufenlos von dunkel nach hell und umgekehrt regulieren. Die innovativen Materialien haben außerdem den Vorteil, dass sie auch bei schrägem Blickwinkel glasklar sind und in beiden Schaltzuständen absolut transparent und farbneutral. Im dunklen Zustand reduzieren sie den Wärmeeintrag und können so Energie einsparen. Für die „Privacy“-Variante der Fenster, die das Schalten von durchsichtig auf opak ermöglicht, ist ebenfalls ein Einsatz in Autos denkbar. So könnte das Fahrzeuginnere auf Knopfdruck vor neugierigen Blicken von außen geschützt werden.

Intelligente Autobeleuchtung

Auch die intelligente Beleuchtung am Auto der Zukunft wird intensiv erforscht. Aufgrund des wachsenden Verkehrsaufkommens und des steigenden Sicherheitsbedürfnisses gewinnen solche Systeme immer mehr an Bedeutung. Mit einer Flüssigkristallblende ausgestattete Frontscheinwerfer passen die Lichtverteilung intelligent, stufenlos und in Echtzeit an verschiedene Verkehrssituationen an. Kernkomponente des Scheinwerfers ist das LC-Display mit eigens dafür entwickelten besonders temperaturstabilen Flüssigkristallen. Es generiert eine Matrix von 100 x 300 Bildpunkten. Diese insgesamt 30.000 Pixel projiziert der neue volladaptive LCD-Scheinwerfer auf die Straße. Im Rahmen eines Forschungsprojekts mit dem Licht- und Elektronikexperten Hella, Porsche und weiteren Partnern wurde die innovative Technologie jetzt erstmals in ein Fahrzeug integriert. Mit ihr bekommt der Fahrer die bestmögliche Sicht auf die Straße. Einzelne Segmente, in denen sich bspw. andere Verkehrsteilnehmer oder stark reflektierende Verkehrsschilder befinden, lassen sich gezielt ausblenden oder dimmen. Auch hochkomplexe Funktionen sind denkbar: Navigationspfeile oder Linien, welche die ideale Fahrspur vorgeben, können auf die Straße projiziert werden. Die LCD-Technologie ermöglicht zukünftig Funktionen, die auch für das autonome Fahren relevant sein werden.

Seit einigen Jahren arbeitet Merck gemeinsam mit seinen Kunden – allen voran mit Osram – an der Anwendung von OLED-Materialien für OLED-Autorückleuchten. Solche Rückleuchten eröffnen völlig neue Designwelten. In ersten Serienfahrzeugen von Audi und BMW kann man die ultradünnen, glasbasierten OLED-Rückeuchten bereits heute auf der Straße bewundern. OLEDs sind Flächenstrahler, haben kaum Gewicht und benötigen nur sehr geringen Bauraum. Die OLED-Leuchtpanels können quasi freistehend im Raum angeordnet werden und geben der Rückleuchte dadurch ein auffälliges dreidimensionales Erscheinungsbild. Die Leuchtfläche lässt sich zudem in Segmente unterteilen, die separat angesteuert werden können und auf diese Weise mit der Umwelt kommunizieren. OLED-Rückleuchten erfüllen zudem moderne Sicherheitsanforderungen. Die gleichmäßige Leuchtdichteverteilung der OLED-Elemente soll etwa dafür sorgen, dass der nachfolgende Verkehr nicht geblendet wird. Darüber hinaus sind OLED-Rückleuchten sehr energieeffizient, denn sie benötigen lediglich eine niedrige Gleichstromspannung und keine Kühlung. Ein nächster Innovationssprung ist auch hier zu erwarten: Die Zukunft gehört flexiblen OLED-Lichtquellen, die sich auf biegbare Träger aufbringen und in nahezu beliebiger Form gestalten lassen.

Das Ende von Funklöchern

In einer digitalisierten Welt wird ein leistungsfähiger Internetzugang auch im Auto immer wichtiger. Diesen ermöglichen smarte Satellitenantennen, in denen speziell für diese Anwendung entwickelte Flüssigkristallmischungen stecken. Durch eine dünne funktionale Flüssigkristallschicht lässt sich der Antennenstrahl elektronisch in verschiedene Richtungen steuern, anders als bei herkömmlichen Technologien mit einer mechanischen Ausrichtung auf den Satelliten. Die schlaue Antenne kann so sehr große Datenmengen von Satelliten an fast jedem Ort der Erde empfangen – auch wenn man sich bewegt. Eine Software stellt sicher, dass der Kontakt zum Satelliten bestehen bleibt – Funklöcher sollen also der Vergangenheit angehören. Die Technologie wurde gemeinsam mit der Technischen Universität Darmstadt entwickelt. Mit dem US-amerikanischen Start-up Kymeta hat Merck die erste smarte Antenne zur Marktreife gebracht. Beim Praxistest mit einem Prototypen ging es einmal quer durch die USA. Während der Fahrt ließen sich via Satellitenverbindung Netflix-Videos streamen und Telefonate über Skype führen.

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