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Bedrucken statt integrieren

Gedruckte Sensoren
Bedrucken statt integrieren

Dieser Zylinder wurde auf der Fertigungsstraße mit Sensorstrukturen funktionalisiert. So lassen sich Klein- und Nullserien fertigen – auch in Entwicklungsprojekten mit der Industrie Bild: Fraunhofer IFAM
Drucker mausern sich zu Multitalenten. Sogar Sensoren und elektronische Bauteile können inzwischen auf 2D- und 3D-Oberflächen gedruckt werden. Eine neue, robotergestützte Fertigungsstraße automatisiert den Prozess.

Am Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung IFAM in Bremen stellen Forscher mit unterschiedlichen Druckverfahren elektronische Bauteile und Sensoren her. Winzige Widerstände, Transistoren, Leiterbahnen und Kondensatoren werden zunächst am Bildschirm entworfen und anschließend direkt auf zwei- und dreidimensionale Oberflächen, beispielsweise auf Platinen, aufgebracht. Anstelle von Druckfarben verwenden die Wissenschaftler „funktionelle Tinten“ – elektronische Materialien in flüssiger und pastöser Form. Das Potenzial für gedruckte Elektronik reicht vom Digitalthermometer mit elektronischen Schaltkreisen über Solarzellen von der Rolle bis hin zu intelligenten Verpackungen mit eingebauten Sensoren.

Um flache und dreidimensionale Bauteile mit gedruckter Elektronik automatisiert herstellen zu können, haben die Wissenschaftler am IFAM eine robotergestützte Fertigungsstraße in Betrieb genommen, die gleich mehrere Druckverfahren kombiniert: Sieb-, Inkjet-, Dispens- und Aerosol-Jet-Druck sind modular in der Produktionseinheit integriert. So lassen sich Oberflächen seriennah funktionalisieren.
Dank der unterschiedlichen Technologien können sowohl flächige als auch dicke und feine Strukturen auf die Substrate gedruckt werden. Mit dem Aerosol-Jet-Verfahren etwa können die Forscher feinste Strukturen mit Breiten von nur 10 µm kontaktfrei aufbringen. Die Fertigungsstraße verkürzt aber auch Entwicklungszeiten. Statt Sensoren nachträglich in die Bauteile zu integrieren, brauchen die IFAM-Forscher – je nach Anwendung – nur wenige Sekunden bis Minuten, um ein Bauteil zu bedrucken.
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