Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme IKTS
Das Fraunhofer IKTS verfügt über langjährige Erfahrung im Bereich gedruckter Elektronik. Dazu zählt die Synthese keramischer und keramikkompatibler Werkstoffe, deren Überführung in druckbare Pasten und Tinten, das anforderungsspezifische Design von Drucklayouts sowie die Umsetzung der Elektronikkomponenten unter Verwendung verschiedener Druckverfahren (Siebdruck, Schablonendruck, Dispensen- und Dispense-Jetting, Aerosol-Jet-Druck und Inkjet-Druck). Besondere technologische Möglichkeiten zur Herstellung mehrlagiger, hybrider Komponenten bietet ein Multi-Material-Drucker, der die parallele Nutzung von Inkjet- und Aerosol-Jet-Druck erlaubt. Durch integrierte Inline-Trocknungs- bzw. Sintertechnologien sowie verschiedene Charakterisierungseinrichtungen können Funktionsmaterialien hochpräzise abgeschieden und nach jedem Druckvorgang vollflächig ausgehärtet werden.
Der Multi-Material-Drucker »CeraPrinter-F-Type« verfügt über eine hybride Materialabscheidungsplattform, bei der drei Inkjet-Druckköpfe und ein Aerosol-Jet-Druckkopf kombiniert verbaut sind. Damit lassen sich komplexe planare sowie 3D-Bauteile aus bis zu vier unterschiedlichen Materialien herstellen. Mit Hilfe eines Mikropositionierungssystem kann bei Bedarf die Fertigungsauflösung entsprechend den Wechselwirkungen der verdruckten Tinten mit dem Substrat angepasst werden. Basierend auf einem Mehrdüsen-Fertigungssystem ist der 3D-Drucker auch in der Lage, in einem Einzeldüsenmodus mit punktgenauer Positionierung des Drucks zu arbeiten. Die integrierte Einrichtung zur Tropfenanalyse ermöglicht es, sowohl den Tropfenausstoß als auch das Abscheidungs- bzw. Nivellierverhalten zu charakterisieren.
Die Maschine kann im Prozess mit bis zu drei verschiedenen Härtungstechnologien (NIR, UV und Photonik) arbeiten, sodass sich Belichtungszeit und -dosis einfach anpassen lassen. Die im Drucker integrierten Nachbehandlungsmodule erlauben es, die aufgebrachten Schichten zu härten, ohne die gedruckten Komponenten dafür außerhalb des Systems behandeln zu müssen. Darüber hinaus können die Nachbehandlungsmodule auch losgelöst vom Druckprozess genutzt werden, d. h. Substrate, die mit anderen Technologien oder Geräten bedruckt wurden, können nur für den Aushärtungsschritt in die Maschine eingeführt und bearbeitet werden. Hervorzuheben ist die photonische Trocknung bzw. Sinterung mittels Blitzlampentechnologie, welche hochenergetische Lichtpulse auf die Substrate abgibt und damit die gedruckten Schichten auf hohe Temperaturen erwärmt, ohne das temperatursensitive Substrat zu schädigen.
