Elektronikfertigung - Multimaterialdruck

Durchbruch für wegweisende Fertigungskonzepte

| Autor / Redakteur: Hanno Platz * / Dr. Anna-Lena Gutberlet

Integrierte und mit Silberleitpaste angeschlossene Leiterplatte
Integrierte und mit Silberleitpaste angeschlossene Leiterplatte (Bild: GED / Voxel8)

Durch den Druck von Kunststoff und Silberleitpaste können mehrdimensionale Elektronikkonzepte generativ umgesetzt werden, die mit herkömmlichen Verfahren bisher nicht möglich waren.

Neue, generative Fertigungsverfahren werden in den kommenden Jahren die Elektronikproduktion stark verändern. Technologien wie Sensorik, Robotik und viele andere setzen zunehmend auf eine höhere Integration sowie auf die enge Kombination mit Disziplinen wie Optik, Fluidik, Mechanik.

Insbesondere Wachstumsbereiche, wie das Internet der Dinge, benötigen künftig neue Möglichkeiten, um schneller und effizienter zu Prototypen und zur Serienprodukten zu gelangen. Dies gilt aber ebenso in den klassischen Märkten, wo heute Großserien werkzeugbasierend hergestellt werden: Eine zunehmende Variantenvielfalt und der Wunsch nach individuellen Produkten sprechen für einen Wechsel hin zur generativen Fertigung – möglichst ohne kostspielige Werkzeuge.

Für die generative Herstellung im Bereich der 3D-Elektronik gibt es eine neuartige 3D-Drucker-Generation. Sie druckt in einem Gerät Kunststoff und Silberpaste. So ist es möglich, Bauteile und auch konventionelle Leiterplatten in den Kunststoff einzubetten und mittels der Silberpaste lötfrei zu verbinden. Sogar Bauteile wie Spulen oder Stecker lassen sich mit der Silbertinte herstellen.

Was das für die 3D-Elektronik bedeutet, kann man sich so vorstellen: Mit einem Schematic-Konfigurator werden fertige Schaltungsteile und Sensoren zusammengestellt, mit einem 3D-Mechanik-Generator wird eine Form ausgewählt. Dann wird alles mit einem 3D-Router verbunden und die Daten werden mit dem 3D-Multimaterialdrucker ausgedruckt. Zwei bis drei Tage später hält man das fertige Produkt in der Hand.

GED arbeitet im Rahmen des vom BMBF geförderten Programm „FreiForm“ mit mehreren Partnern (TU-Berlin, Fraunhofer IZM und Schaeffler Technologies) an der Entwicklung eines „IoT-Sensor-Baukasten-Systems“ für die Freiformsensorik. Erste Module sind bereits fertiggestellt, 2018 soll das 3D-IoT-Entwicklungssystem bereitstehen.

Neues Fertigungskonzept eröffnet neue Perspektiven

Einen ersten 3D-Multimaterialdrucker hat das bereits mehrfach in den USA ausgezeichnete Startup-Unternehmen Voxel8 Inc. aus Kalifornien jetzt zur Serienreife gebracht. Die Experten haben unter Leitung der Gründerin, Professorin Jennifer A. Lewis von der Harvard University mehrere patentierte Innovationen in einem Gerät vereint: Ein Thermoplast wird im Fused Deposition Moulding-Verfahren (FDM) aufgebracht.

Neu ist die Kombination mit einem Dispenser für eine spezielle hochleitende Silberpaste, mit der die leitenden Strukturen (Leiterbahnen) in einem Gerät gedruckt werden können. Die eigens entwickelte und patentierte Silbertinte hat eine 5.000-fach höhere Leitfähigkeit als die bisherigen leitenden Filamente.

Die Silberpaste wird während des Drucks mit einem speziellen Lichtverfahren gehärtet, so dass im Folgeprozess gleich wieder mit Kunststoff überdruckt werden kann. Damit lassen sich Bauteile und Leiterplatten einbetten und im gleichen Gerät mittels Silberleitpaste elektrisch verbinden.

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Sehr geehrter Herr Platz, Die Fa. Voxel8 ist ein Vorreiter einer neuen Technologie und hat mit...  lesen
posted am 29.06.2017 um 11:15 von Unregistriert


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