Lopec 2018: 3D-gedruckte Schaltkreise und mehr

| Redakteur: Dr. Anna-Lena Gutberlet

Direkt gedruckte 3D Moulded Interconnect Devices von Neotech AMT haben viele Vorteile
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Direkt gedruckte 3D Moulded Interconnect Devices von Neotech AMT haben viele Vorteile (Bild: Neotech AMT)

Gedruckte Elektronik wächst mit 3D-Drucktechniken zusammen und ermöglicht neue Anwendungen. Der aktuelle Stand und das Potenzial dieser Technologien ist ein Thema auf der LOPEC, internationale Fachmesse und Kongress für gedruckte Elektronik, vom 13. bis 15. März 2018 in München.

Die gedruckte Elektronik befindet sich auf dem Weg in die dritte Dimension: Schaltkreise und vieles mehr sollen zukünftig nicht mehr nur auf Folien oder andere flache Träger gedruckt, sondern in dreidimensionale Objekte eingebettet werden.

„3D-gedruckte Elektronik ist ein aufstrebender Markt“, betont Professor Dr. Takao Someya, Professor an der Universität Tokio und Mitglied im Scientific Board der LOPEC. „Mit neuen Drucktechniken lassen sich elektronische Funktionalitäten sowohl auf die Oberfläche von komplexen Bauteilen aufbringen als auch ins Innere integrieren.“ Die vielen Möglichkeiten 3D-gedruckter Elektronik zeigt die LOPEC vom 13. bis 15. März 2018 in München – und diskutierten bereits Referenten und interessierte Teilnehmer beim 1. Praxisforum 3D-gedruckte Elektronik.

In seinem Keynote-Vortrag auf dem LOPEC Kongress 2018 wird Someya eine leitfähige Druckpaste aus einem Elastomer mit Nanosilberpartikeln vorstellen. Das Material ist bis auf das Fünffache dehnbar, ohne seine elektrischen Eigenschaften zu verlieren. Die japanischen Forscher haben damit schon elastische Druck- und Temperatursensoren hergestellt, die auf beliebig geformte Objekte und Textilien laminiert werden können.

LOPEC-Aussteller Neotech AMT aus Nürnberg hat Anlagen im Programm, die Leiterbahnen und andere elektrisch aktive Strukturen direkt auf dreidimensionale Bauteile drucken. Die Unterhaltungselektronik- und Automobil­industrie druckt mit der Technik zum Beispiel Antennen und Heizstrukturen auf geschwungene Kunststoffoberflächen.

Mit Spannung blicken viele Branchen derzeit auch auf 3D-Drucker, die Objekte schichtweise aufbauen und dabei Elektronikelemente integrieren. Dank mehrerer Druckköpfe können sie verschiedene Kunststoffe oder sogar Metall mit Kunststoff oder mit Keramik kombinieren.

Forscher vom Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung IFAM haben herkömmliche und elektrisch leitfähige Kunststoffe gemeinsam verdruckt, um Leiterbahnen im Inneren von Plastikobjekten zu realisieren. Das OE-A Mitglied (Organic and Printed Electronics Association) ist ebenfalls auf der LOPEC vertreten.

Eine Herausforderung im 3D-Multimaterialdruck ist die Härtung der verschiedenen Werkstoffe. So benötigen Druckpasten mit Metallpartikeln in der Regel eine Hochtemperaturbehandlung, um ihre elektrischen Eigenschaften auszubilden. LOPEC-Aussteller NovaCentrix aus den USA hat eine Lösung entwickelt, bei der gepulstes Licht so kurz auf die gedruckte Metallstruktur einwirkt, dass selbst hitzeempfindliche Kunststoffe keinen Schaden erleiden.

Dezentral, individuell und kostengünstig – das sind die Vorteile des 3D-Drucks. Ersatzteile etwa sollen sich zukünftig auf Knopfdruck überall ausdrucken lassen, sogar im Weltraum. LOPEC-Aussteller Optomec aus den USA entwickelt im Auftrag der amerikanischen Raumfahrtbehörde NASA einen 3D-Drucker für die Fertigung von Elektronik im All.

Aus der Luftfahrt ist die gedruckte Elektronik schon heute kaum noch wegzudenken. Mit modernen Drucktechniken hergestellte Sensoren, Leuchtdioden und andere Elemente werden bereits in Flugzeugen verbaut.

„Bislang wurde aber nur zweidimensional auf flachen Trägern gedruckt. Mit dieser Limitierung ist jetzt Schluss“, betont Takao Someya. Elektronische Zusatzfunktionen können zukünftig ohne großen Aufwand in alle möglichen Produkte integriert werden. Das Zusammenspiel von gedruckter Elektronik und dreidimensionalen Drucktechniken wird die industrielle Produktion branchenübergreifend revolutionieren. Die LOPEC 2018 gibt einen Ausblick auf die Elektronik von morgen.

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