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Elektronikfertigung Gedruckte Elektronik ist auf dem Weg in die dritte Dimension

| Redakteur: Dr. Anna-Lena Gutberlet

Dreidimensionale elektronische Bauelemente schnell, einfach und kostengünstig auf Knopfdruck herstellen: Zukunftsvision oder bereits technisch umsetzbar? Wie nahe wir schon dran sind, lesen Sie hier.

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Squink geht einen Schritt weiter: Neben den Druck von leitfähigen Tinten verarbeitet der Drucker auch leitfähigen Kleber und Bestückt die Schaltplatten gleich mit.
Squink geht einen Schritt weiter: Neben den Druck von leitfähigen Tinten verarbeitet der Drucker auch leitfähigen Kleber und Bestückt die Schaltplatten gleich mit.
(Bild: Botfactory)

Einer der neuen Technology Megatrends ist laut IDTechEx [1] die 3D-gedruckte Elektronik (3D Printed Electronics, 3DPE). Den Hype, den wir 2012 im Bereich der Consumer-3D-Drucker erlebt haben, wird es laut IDTechEx in 2016 um Drucker geben, die elektrisch leitfähiges und isolierendes Material drucken können: Das ist der erste Schritt in Richtung 3D-gedruckter Elektronik. Das Marktforschungsunternehmen sagt für 2025 für 3DPE ein Marktvolumen von über einer Milliarde US-Dollar voraus.

Die Gründe dazu sind vielfältig: Herstellungskosten können durch die Möglichkeit, großflächige und flexible Substrate zu bedrucken können die Herstellungskosten reduziert werden. Durch die Realisierung neuartiger Funktionalitäten können neue Anwendungsfelder für die Elektronik erschlossen werden.

Welche elektronischen Bauteile bereits in 2D gedruckt werden und was sich im Bereich 3DPE tut, zeigt Ihnen der folgende Beitrag auf.

Elektronik mit handelsüblichen Inkjet-Geräten drucken

Ziel des erst in 2014 gegründeten Unternehmens AgIC ist es, die Herstellung elektronischer Schaltkreise zu vereinfachen. Ihr erstes Produkt, welches erfolgreich über ein Kick-Starter-Projekt gefördert wurde, ist eine Kartusche für leitfähige Tinten, die kompatibel mit handelsüblichen Inkjet-Druckern ist. Dazu liefert AgIC ein spezielles Fotopapier. Druckt man auf dieses eine Leiterbahn, ist diese sofort leitfähig. Weitere Produkte sind der selbstentwickelte AgIC Circuit Printer, ein Circuit Marker sowie ein Radierer.

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Das japanische Unternehmen AgIC ist benannt nach Silber (Agentum, Ag) Ink Circuit. Ihre Entwicklungen wurden bereits mehrfach ausgezeichnet.

Verarbeitung mehrere Materialien

Der Voltera V-One des kanadischen Unternehmens Voltera soll Elektronikbastler genauso ansprechen, wie Ingenieure, die im eigenen Labor Prototypen für Baugruppen entwickeln. Das Tischgerät kann flexible eingesetzt werden: Neben elektrisch leitender Tinte verarbeitet V-One auch isolierende Tinte sowie Lotpaste – und das im Rekordtempo.

Auch Argentum, der Drucker des amerikanischen Unternehmens Cartesina, kann zwei verschiedene Materialein verarbeiten. Mit einem thermischen Inkjet-Verfahren können starre und flexible Substrate, wie G10, Polymaid oder Papier, mit einer Genauigkeit von bis zu 600 dpi gedruckt werden.

Drucken und Bestücken

Einen Schritt weiter in Richtung der dritten Dimension geht Squnik von Botfactory. Er verspricht es, elektronische Schaltplatten in Minuten zu drucken und zu montieren. Das wird durch drei austauschbare Köpfe möglich. In einem ersten Schritt werden in einem Inkjet-Verfahren mit einer leitfähigen Tinte Bahnen und Schaltkreise auf ein Substrat aufgebracht. Anstatt eines Lötverfahrens verwendet Squink leitfähigen Kleber, der an den nötigen Stellen aufgebracht wird. Abschließend wird die Schaltplatte bestückt.

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