Autorin: Annika Ballin, Maria Kaminski

Tinten und Pasten – Auf der Suche nach der optimalen Rezeptur

Der #diensttalk mit Dr. Sindy Mosch: Beim #diensttalk geben Mitarbeitende einen kleinen Einblick hinter die Kulissen des Fraunhofer IKTS und verraten, was sie bei ihrer Forschung antreibt.

Datenschutz und Datenverarbeitung

Wir setzen zum Einbinden von Videos den Anbieter YouTube ein. Wie die meisten Websites verwendet YouTube Cookies, um Informationen über die Besucher ihrer Internetseite zu sammeln. Wenn Sie das Video starten, könnte dies Datenverarbeitungsvorgänge auslösen. Darauf haben wir keinen Einfluss. Weitere Informationen über Datenschutz bei YouTube finden Sie in deren Datenschutzerklärung unter: https://policies.google.com/privacy

#diensttalk mit Sindy Mosch über die Entwicklung und Optimierung von funktionellen Suspensionen.

Ob Edelmetalltinte für ein Medikamenten-Testkit, keramische Siebdruckpaste für Hightech-Sensoren oder Glaslotpaste zum luftdichten Fügen keramischer Brennstoffzellen – für jede Anwendung entwickelt Dr. Sindy Mosch und ihr Team die passende Funktionsschicht. Ein vielseitiger und spannender Job, findet die Werkstoffwissenschaftlerin.

Dr. Sindy Mosch ist wissenschaftliche Mitarbeiterin in der Gruppe »Werkstoffe für gedruckte Systeme«. 2004 begann sie als Doktorandin am Fraunhofer IKTS. Seither analysiert, entwickelt und optimiert sie sogenannte funktionelle Suspensionen. Das sind niederviskose, d. h. wasserähnliche Tinten und hochviskose, Zahnpasta-ähnliche Pasten. Diese können zu Funktionsschichten mit besonderen Eigenschaften verdruckt werden. So lassen sich etwa elektrisch leitfähige oder isolierende, sensorische oder Schutz- und Fügeschichten herstellen.

 

Gedruckte Elektronik

Die Einsatzgebiete dieser gedruckten Funktionsschichten sind vielseitig. Auch weil heute nicht mehr nur keramische Platten, sondern auch 3D-Körper, flexible Polymerfolien, dünne Gläser, Textilien und sogar Papier bedruckt werden können – und das mit immer feineren Strukturen. In aktuellen Projekten arbeiten Sindy Mosch und ihr Team zum Beispiel an funktionellen Suspensionen zur Herstellung kleinster chemischer und physikalischer Sensoren, etwa zur Gasdetektion (z. B. O2, CO2) oder zur Messung von Temperatur. Weitere Schwerpunkte sind Pasten für miniaturisierte Heizer sowie Elektroden für Gassensoren und Hochtemperatur-Elektrolyse- bzw. Brennstoffzellen. Hinzu kommen elektrisch leitfähige Pasten sowie Lotpasten für die Leistungselektronik und spezielle Glasfügepasten. Im Medizintechnik-Projekt »Heartbeat« druckt das Team mit nanopartikelhaltigen Goldtinten Elektroden für ein Medikamenten-Testkit. Auf diesen Goldelektroden werden Herzmuskelzellen kultiviert, deren Zellvitalität in Abhängigkeit von Medikamenten untersucht werden kann.
 

Funktionalisiertes Dünnglas für flexible Elektronikanwendungen.
© Fraunhofer IKTS
Funktionalisiertes Dünnglas für flexible Elektronikanwendungen.
3D-Chipkontaktierung mit Goldtinte.
© Fraunhofer IKTS
3D-Chipkontaktierung mit Goldtinte.
Matrix von Magnetfeldsensoren, im Siebdruck und Mehrfachnutzen hergestellt.
© Fraunhofer IKTS
Matrix von Magnetfeldsensoren, im Siebdruck und Mehrfachnutzen hergestellt.


Suspension ist nicht gleich Suspension

So vielseitig wie die Anwendungen, so individuell sind die Funktionsschichten. Zusammen mit ihren Mitarbeitenden entwickelt Sindy Mosch für jeden Anwendungsfall die optimale Suspension. Dies ist ein komplexer und manchmal langwieriger Prozess.

»Wir wählen zunächst die Grundstoffe einschließlich der geeigneten Additive und Binder aus und stellen die für die Anwendung notwendigen Eigenschaften – beispielsweise die Leitfähigkeit – ein. Dann passen wir die Tinten und Pasten sowohl an das Trägermaterial als auch an das entsprechende Druckverfahren, wie den Inkjet- und Aerosoldruck an«, erklärt Sindy. Passgenau einzustellende Parameter dabei sind z. B. Oberflächenspannung, Feststoffgehalt, Partikelgröße und Viskosität. Hierbei profitieren die Forschenden von der jahrzehntelangen Erfahrung des IKTS im Bereich der Pulveraufbereitung und Suspensionsentwicklung. Begleitet wird jede Entwicklung von einer umfassenden Charakterisierung der Pulver, Suspensionen und Funktionsschichten.
 

Pasten mit spezifischem Fließverhalten.
© Fraunhofer IKTS
Pasten mit spezifischem Fließverhalten.
Homogenisierung der Paste auf einem Walzenstuhl.
© Fraunhofer IKTS
Homogenisierung der Paste auf einem Walzenstuhl.
Miniaturisierter CO2-Sensor im Mehrfachnutzen hergestellt.
© Fraunhofer IKTS
Miniaturisierter CO2-Sensor im Mehrfachnutzen hergestellt.


Mit Technologien Neues erschließen

Das Spannendste an ihrem Job sei, so Sindy Mosch, dass jeder Forschungsauftrag eine ganz individuelle Herangehensweise erfordert. Nicht nur die Kunden seien sehr verschieden, auch die Werkstoffe, Anwendungen und Technologien. Manche Projekte ermöglichten es sogar, über den keramischen Tellerrand weit hinauszublicken und Neues zu erschließen. »Mit unserem Know-how und den am IKTS verfügbaren Technologien und Charakterisierungsmöglichkeiten können wir jede Paste oder Tinte optimieren.«, erklärt Sindy.

»Neben den Rezepturen und der Optimierung von Werkstoffen und Schichten gehört auch die Charakterisierung der Suspensionen, der daraus gedruckten Schichten und der verwendeten Trägermaterialien zu meinem Job. Hierfür nutzen wir unterschiedlichste Messmethoden«, so Sindy.

 

Vom Labor- zum Schreibtischjob

Während ihrer Promotion stand sie zumeist selbst im Labor. Heute verbringt sie bis zu 95 % ihrer Arbeitszeit am Schreibtisch. Im Labor ist sie meist nur noch, um die nächsten Aufgaben mit ihren Techniker*innen und Laborant*innen abzusprechen. »Wenn ich doch mal eigene Proben charakterisiere, dann am liebsten früh morgens um 6 Uhr.«, sagt sie.

Ihr Arbeitsfeld ist weiter geworden und beinhaltet heute neben der reinen Projektarbeit auch das Schreiben von Projektanträgen und wissenschaftlichen Artikeln, die Kundenakquise und die Einweisung neuer Kolleg*innen an spezielle Messgeräte. Wichtig ist ihr zudem die Ausbildung von Lehrlingen und die Betreuung studentischer Arbeiten.

Die praktische Laborerfahrung aus den ersten Jahren sei eine unheimlich gute Basis für ihren Job, erklärt Sindy. Denn dadurch habe sie ein gutes Verständnis davon, wie eine Technologie funktioniert, wie lange Arbeiten dauern und wo praktische Herausforderungen liegen.

 

Vereinbarkeit von Beruf und Privatleben

Heute werden Projektdaten zumeist digital abgelegt, so dass sie auch aus dem Homeoffice ausgewertet werden können. Viele Besprechungen und Projekttreffen laufen digital. Und auch Dienstreisen sind seltener geworden. Das mache das Familienleben einfacher, sagt Sindy und fügt hinzu: »auch weil wir uns im Team sehr gut unterstützen, wenn mal jemand wegen Krankheit oder der Betreuung der Kinder ausfällt«.
 

Gedruckte Mikroelektronik auf Polymersubstraten für flexible Displays und Sensoren .
© Fraunhofer IKTS
Gedruckte Mikroelektronik auf Polymersubstraten für flexible Displays und Sensoren .
Gedruckte Heizer für Gassensorik.
© Fraunhofer IKTS
Gedruckte Heizer für Gassensorik.
Preiswerte und skalierbare Herstellung von Temperatursensoren mittels Inkjet auf PET.
© Fraunhofer IKTS
Preiswerte und skalierbare Herstellung von Temperatursensoren mittels Inkjet auf PET.


Projektarbeit ist Teamarbeit

»Als Wissenschaftlerin komme ich nicht weiter ohne ein cleveres Team, dass bei der Herstellung und Charakterisierung der benötigten Proben mitdenkt.«, davon ist Dr. Sindy Mosch überzeugt. »Wir arbeiten alle auf Augenhöhe zusammen. Jeder bringt seinen Erfahrungsschatz ein. Ergebnisse sind immer eine Teamleistung«, ergänzt sie.

Ihr Team vereint erfahrene Laborant*innen, Techniker*innen und Wissenschaftler*innen. Dazu kommen Azubis, Studierende, Doktorand*innen und auch Schülerpraktikant*innen. In den letzten Jahren sei das Team zudem noch »bunter« geworden. Mehrere Kollegen stammen aus Osteuropa, eine Kollegin aus Mexiko. Diese Vielfalt sei sehr bereichernd, so Sindy. Für die Zukunft wünscht sie sich noch mehr Diversität und Internationalität – und mehr Frauen, die sich für einen Job in der Forschung entscheiden.

 

Gute Berufsaussichten in der Forschung

Das Fraunhofer IKTS wächst und es werden ständig gute Leute gesucht. So lohnt sich ein Blick auf die aktuellen Stellenausschreibungen des Instituts. Aber auch Initiativbewerbungen sind willkommen. Schüler*innen und Student*innen rät Dr. Sindy Mosch: »Nutzt die Chance und macht Praktika. Das ist der beste Weg, um herauszufinden, ob ein Job in der Wissenschaft etwas für Euch ist. Zudem knüpft Ihr persönliche Kontakte.«

»Wer gerne bäckt und weiß, wie unterschiedlich sich verschiedene Mahlqualitäten von Mehl im Teig verhalten, der ist hier nicht ganz falsch.«, sagt sie augenzwinkernd. Weiterhin brauche es Neugierde, Ausdauer, Leselust und Forschergeist, aber auch einen Sinn für praktische Ideen für einen Job am Fraunhofer IKTS. »Wir forschen industrienah, da werden praktikable, umsetzbare Lösungen gesucht.«, so die Wissenschaftlerin.




Aktuelle Forschungsprojekte