3D-Druck 3D-gedruckte Elektronik – Chancen und Herausforderungen für den industriellen Einsatz

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Welche Herausforderungen muss die 3D-gedruckte Elektronik meistern, um sich in der bestehenden Elektronikindustrie zu behaupten? Antworten gibt es auf dem Praxisforum 3D-gedruckte Elektronik.

Das Praxisforum 3D-gedruckte Elektronik befasst sich mit den unterschiedlichen Möglichkeiten, Elektronik mit additiven Fertigungsverfahren zu verbinden. Dazu gehört beispielsweise die Schaffung und Kontaktierung von elektronischen Baugruppen und Schaltungen durch den Auftrag von niederviskosen Flüssigkeiten oder hochviskosen Paste, wie hochgefüllte leitfähige Klebstoffe oder Lotpasten.

Da aktuelle Verfahren bei gewölbten Oberflächen sowie bei der Erzeugung kleinster Tropfen an ihre Grenzen kommen, sind neue Konzepte unumgänglich. Prof. Dr.‐Ing. Stefan Grünwald, Institut für Produktentwicklung und Konstruktionstechnik, Technische Hochschule Köln, geht in seinem Vortrag auf die unterschiedlichen Dosierverfahren und deren Eigenschaften, sowie auf die jeweiligen Herausforderungen bei der Dosierung ein.

Christoph Völcker, Teamleiter des „Innovation Lab – Additive Manufacturing“ bei Würth Elektronik eiSos, verfolgt die sinnvolle Integration von 3D-Druck in Industrie-Unternehmen sowie die langfristige Strategie 3D-gedruckter Elektronik. In seinem Vortrag zeigt die Herausforderungen auf, die 3D-gedruckte Elektronik meistern muss, um sich in der bestehenden Elektronikindustrie zu behaupten. Er beantwortet die Fragen: Wo macht 3D-gedruckte Elektronik Sinn? Welches sind die Anforderungen der Elektronik-Industrie, damit der Schritt zur Marktreife auch funktionieren kann?

Valentin Storz, Nano Dimension, baut auf dem Vortrag von Udi Zamwel vom 1. Praxisforum 3D-gedruckte Elektronik auf. Er geht in dem Vortrag mit dem Titel „Additiv gefertigte Elektronik der nächsten Generation – Präzise Multi-Materialabscheidung für Schaltkreise, elektromechanische Bauteile und HF-Antennen“ darauf ein, wie der 3D-Multimateriadruck die Elektronikentwicklung beschleunigen kann und es Elektronikentwicklern möglich macht, neue Geometrien und Funktionen zu nutzen.

Hybride Ansätze, das heißt die Kombination von additiven Fertigungsverfahren mit konventioneller Elektronik, eignet sich vor allem für die Herstellung von „Smarten Bauteilen“. Mit diesen können Systeme effizienter gestalten werden, da Prozessbedingungen wirkstellennah erfasst und so nahezu unverfälscht analysiert werden können. Torsten Petrat, Fraunhofer Institut für Produktionsanlagen und Konstruktionstechnik IPK, beschäftigt sich mit additiv gefertigten Metallbauteilen in die Sensoren zur Überwachung eingebettet werden. In seinem Vortrag beleuchtet er, welche Rolle dabei das Design spielt und zeigt auf, sowie die Entwicklung einer Fertigungsstrategie für deren erfolgreiche Umsetzung.

Martin Brandt vom Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF beschäftigt gibt in seinem Vortrag eine Übersicht über Herstellungsmethoden eines in hybridbaudweise FDM-gefertigten Tauchspulenaktors zur Schwingungsbeeinflussung. Um aktorisch wirksame Komponenten zu produzieren, kombiniert er elektrisch und thermisch leitfähige oder auch magnetisierbare Materialien in geeigneter Weise mit den Eigenschaften polymerer Werkstoffe. Ein Vergleich mit konventionell hergestellten Tauchspulenaktoren zeigt, dass der in hybrider Bauweise hergestellte Aktor grundsätzlich für den Einsatz in einem adaptronischen System geeignet ist – und das bei geringerem Ressourceneinsatz.

Ein neues Anwendungsfeld, das der 3D-Druck eröffnet, ist die Reparatur von Pixelfehlern in AMOLED-Displays. Da bisherige Reparaturprozesse nicht die nötigen Auflösungen erreichen, werden fehlerhafte Displays meist entsorgt. Christian Zander vom Laser Zentrum Hannover kombiniert einen Femtosekundenlaserprozess mit dem Dispensen von silberhaltigen Tinten im einstelligen Mikrometerbereich. Der Prozess soll zudem dazu verwendet werden, leitfähige Verbindungen von oberflächenmontierten Bauelementen auf dreidimensionalen Bauteilen herzustellen.

Der Bedarf an Mikrokühlern steigt mit den immer größeren Ansprüchen an die Entwärmungskonzpete der immer kleiner werdenden Bauteile mit steigenden Leistungen und dies bei nahezu gleich bleibendem Wirkungsgrad. Durch den Einsatz von 3D-Druck können die Kühl- und Versorgungsstrukturen strömungsmechanisch optimiert auf kleinstem Raum hergestellt werden. Welche Vorteile dies für DC/DC-Wandler bringt und wie sich die Kühlstrukturen bereits während der Herstellung von Multilagen-Platinen eingebracht werden können, zeigt Dr. Thomas Ebert von IQ evolution in seinem Vortrag.

Einen weniger technischen aber dennoch wichtigen Blick gibt Dr. Joseph Fesenmair, Partner der internationalen Anwaltskanzlei Bird & Bird, auf das Thema 3D-Druck und Recht. Dr. Fesenmair ist Experte auf dem Gebiet Markenrecht und wird die neuen juristischen Herausforderungen, die mit dem Siegeszug des 3D-Drucks einhergehen, beleuchte. Zum Abschluss diskutiert er mit den Teilnehmern und Referenten spezielle Rechtsfragen zum Thema 3D-gedruckte Elektronik.

Das ausführliche Programm und weitere Informationen finden Sie auf www.3d-gedruckte-elektronik.de.

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