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3D-Druck

Zehn neue Verfahren für die additive Fertigung von Bauteilen

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Elektronische Komponenten in einem Schritt additiv fertigen

Schematischer Aufbau der Dosiervorrichtung: Die neuartige Methode kombiniert die additive Fertigung mit der thermischen Nachbehandlung. (Bild: TH Köln)
Schematischer Aufbau der Dosiervorrichtung: Die neuartige Methode kombiniert die additive Fertigung mit der thermischen Nachbehandlung.
(Bild: TH Köln)

Um elektronische Komponenten mit Hilfe des 3D-Drucks herzustellen, wird im herkömmlichen Verfahren zunächst ein nichtleitendes Trägerbauteil erzeugt und anschließend mit einer dünnen Struktur, zum Beispiel einer speziellen Tinte oder einem Klebstoff, versehen. Diese muss in einem weiteren Schritt bei etwa 200 Grad gesintert – also thermisch nachbehandelt – werden, damit sie elektrisch leitfähig wird. Jedoch sind die für die Sinterung benötigten Geräte und Anlagen sehr teuer und es besteht die Gefahr, dass sich das Bauteil durch die nachgelagerte Behandlung verformt. Ein interdisziplinäres Team der TH Köln hat nun ein einstufiges Herstellungsverfahren mit einer dazugehörigen Vorrichtung konzipiert.

Die neuartige Methode kombiniert die additive Fertigung mit der thermischen Nachbehandlung. Dabei wird die beim FDM-3D-Druck ohnehin schon vorhandene Prozesswärme zur Materialsinterung der leitfähigen Strukturen genutzt. Hardwareseitig wurde neben dem Extruder des 3D-Druckers ein Dosiersystem angebracht, dessen Kartusche mit Silberleitklebstoff gefüllt ist. Der Druckprozess läuft folgendermaßen ab: Der Silberleitklebstoff wird mit einer Dosiernadel in die gedruckten Filamentschichten integriert, sodass eine leitfähige Struktur entsteht. Die Spitze des Nadeldispensers liegt dabei unmittelbar in der Nähe der Extruderdüse des Druckers, aus dem das Filament kommt. So kann der Klebstoff die Wärme des geschmolzenen Filaments nutzen und wird beim Verlassen der Dosiernadel gesintert.

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