Digitale Prozessketten für individualisierte Sensoren (DigiProSens) EU React

Aufbau eines fortschrittlichen Maschinenclusters für die Fertigung von individualisierten Sensoren und Mikrosystemen mit Hilfe von digitalen und additiven Fertigungstechnologien.

Im Projekt DigiProSens entsteht ein Maschinencluster für die branchenübergreifende Fertigung von individualisierten Sensoren und Mikrosystemen. Digitale und additive Fertigungstechnologien ermöglichen vielfältige Neuerungen für die Produktion von Multi-Material-Systemen. Die Technologien ermöglichen den effizienten und sparsamen Einsatz von Ressourcen und erhöhen die Designflexibilität und damit verbundene Optionen zur Individualisierung von Produkten für eine Fertigung ab Stückzahl 1. 

Projektziel

Das Projektziel ist die Ergänzung des flexiblen Maschinenclusters für die 3D-Aufbau- und Verbindungstechnik am Hahn-Schickard Standort in Stuttgart durch Anlagen zum Aufbau individualisierter gedruckter und mittels maskenloser Interferenzlithographie mikrostrukturierter 3D-Sensoren. Die Softwareentwicklung ist ein wichtiger Baustein für digitale Prozessketten, die die herstellerübergreifende Verkettung der einzelnen Anlagen ermöglicht und dadurch zur Verringerung der Initialkosten beim Aufbau individualisierter Sensoren leistet.

Technologietransfer

Um Innovationsprozesse für Unternehmen zu beschleunigen, müssen die verfügbaren Geräte produktionstauglich sein. So könne Prozesse und Produkte, die zusammen mit industriellen Partnern, z.B. KMU, entwickelt wurden, mit geringem Aufwand in die Pilot- und Serienproduktion transferiert werden. Dadurch kann die Lücke zwischen anwendungsorientierter Forschung einerseits und industrieller Produktion andererseits geschlossen werden.

Im Einzelnen sind folgende zweckgebundene Investitionen geplant:

•             Digitaler 5-Achs-Aerosol Jet Druck

•             Digitaler Inkjet Druck

•             ERP-System

Digitaler 5-Achs-Aeroso Jet Druck

Digitale Drucktechnologien zeichnen sich dadurch aus, dass das Layout am Rechner erstellt wird und anschließend kontaktlos volladditiv auf das Substrat übertragen werden kann. Dadurch ist es möglich, sehr ressourcenschonend und umweltfreundlich Oberflächen zu funktionalisieren. Die meisten dieser Verfahren sind für 2D-Substrate hervorragend geeignet und optimiert. Die zunehmende Nachfrage nach individuellen Produkten und der Integration von Sensorik erfordert jedoch ein verstärktes Arbeiten mit dreidimensionalen Substraten. Die Technologie bietet die Möglichkeit, das Aerosol Jet Verfahren inklusive möglicher Nachbehandlungsschritte auf 3D-Substrate zu übertragen. Aerosol Jet kann Strukturengrößen bis hinunter zu 10 µm Breite erzeugen. Diese sind besonders für Sensorstrukturen geeignet.

Gedruckte Sensorik kann in den verschiedensten Branchen eingesetzt werden, beispielsweise in der Medizintechnik, im Maschinenbau als Retrofit-Sensorik oder auch in der Energieerzeugung zur Zustandsüberwachung. Durch die 3D-Fähigkeit der geplanten Anlage ist es möglich, diese Sensorstrukturen an beliebige individuelle Freiformoberflächen anzupassen und somit optimale Sensorsignale zu generieren. Notwendige Änderungen im Layout können durch den digitalen Ansatz schnell und einfach umgesetzt werden, wodurch diese Technologie besonders für KMU attraktiv ist.

Digitaler Inkjet Druck

Die Inkjet Technologie gehört zu den digitalen additiven Drucktechnologien. Mit Hilfe dieses ressourcenschonenden Verfahrens können Funktionsstrukturen wie z.B. Sensorstrukturen, resistiv oder auch kapazitiv oder auch Heizer für unterschiedlichste Branchen, wie Luft- und Raumfahrt, Energietechnik oder im Consumer-Bereich aufgebaut werden. Im Gegensatz zu anderen Metallisierungsverfahren ist die Inkjet Technik volladditiv und kann auf umweltschädliche Wasch- und Ätzschritte verzichten. Die unterschiedlich aufgebauten Anlagen erlauben sowohl die Prozessierung von Batches als auch ein Rolle-zu-Rolle Verfahren, wodurch sich diese Technologie besonders für die industrielle Fertigung eignet.

ERP-System

Neben der Digitalisierung der Herstellungsprozesse steht auch die Digitalisierung der Verwaltungsprozesse und internen Abläufe im Fokus. Hierfür wird ein ERP-System (Enterprise-Resource-Planning) eingesetzt um die zahlreichen aufwändige manuelle Prozesse in der Verwaltung und Auftragsabwicklung zu digitalisieren.