Chancen und Möglichkeiten des Duroplast für MID-Anwendungen

Chancen und Möglichkeiten des Duroplast für MID-Anwendungen

Die vorliegende Arbeit handelt von der Erforschung und Entwicklung von gedruckten stromführenden Leitern auf dreidimensionalen Objekten, die mit robotergeführten Inkjet-Druck- und Dosierverfahren hergestellt werden. Im Fokus stehen dabei Forschungen, die von den drucktechnischen Grundlagen bis hin zur Demonstration der Technologie und deren Realisierbarkeit anhand konkreter Anwendungsbeispiele reichen. Dabei wird die Entwicklung eines Roboterversuchsstands und einer Vorgehensweise (Workflow) beschrieben, mit denen es möglich ist, Leiterzüge direkt auf 3D-Objekte zu drucken. Die systematische Untersuchung und Optimierung der Technologie und des Prozesses stellt ein Novum dar und ist von großem Interesse für verschiedene Industriezweige wie der Automobil-, Luftfahrt- und Elektronikindustrie. Im Rahmen grundlegender Experimente werden zunächst die digitalen Drucktechnologien Inkjet und Dispensing hinsichtlich der Applikationsfähigkeit flüssiger Funktionsmaterialien auf geneigten und gekrümmten Oberflächen untersucht. Auf Basis der gewonnenen Daten entwickelte Modelle werden vorgestellt, die es ermöglichen, die Positionierungsgenauigkeit einzelner Tintentropfen in Abhängigkeit des Arbeitsabstands sowie den elektrischen Widerstand dispenster Leiterbahnen in Relation zu den Dosierparametern Bahngeschwindigkeit und Volumenstrom zu bestimmen. Im Bereich des Inkjet-Drucks wurde darüber hinaus der Nachweis erbracht, dass unabhängig von der Druckkopforientierung in alle Raumrichtungen annähernd gleich weit und genau gedruckt werden kann. Des Weiteren wurde das Fließverhalten von Schichten, die auf geneigte Oberflächen gedruckt wurden, untersucht und aufgezeigt, dass der elektrische Widerstand über die Leiterzüge ohne Inline-Nachbehandlung ungleich verteilt ist und eine Inline-Nachbehandlung vorteilhaft ist. Leiterzüge, die mit Dosierverfahren hergestellt werden, wurden zudem hinsichtlich der Strombelastbarkeit untersucht. Unter Berücksichtigung der im Rahmen der Grundlagenversuche gewonnenen Erkenntnisse wurden eine Inkjet-gedruckte Sitzheizung, dispenste Leiterbahnen zur verlustarmen Stromversorgung eines Fensterhebermotors und ein komplexes hybrides Sensorsystem zur Temperaturmessung realisiert. Die Ergebnisse können für die Realisierung von automatisierten robotergeführten Druckprozessen zur Herstellung von dreidimensionalen Schaltungsträgern überführt werden.