Hybrider 3D-Druck elektrischer Prototypen

Ziel des Projektes "Hybrider 3D-Druck" ist es, ein Funktionsmuster eines kostengünstigen 3D-Multimaterialdruckers zu entwickeln, indem ein klassischer Filament-Extruder mit einem Metalldruckkopf für den direkten Druck von Metallen (StarJet-Verfahren) in einen Open-Source-3D-Drucker integriert wird.

Additive Fertigungsverfahren wie der so genannte 3D-Druck sind vielversprechende Fertigungstechnik und könnten die nächste Stufe der industriellen Revolution sein. Derzeit beschränkt sich die Technologie auf die Herstellung mechani-scher Bauteile. Durch den Direktdruck von 3D-Objekten mit elektrischen Funktionalitäten könnten zukünftig vielfältige neue Anwendungen in der Industrie ermöglich werden. Mit dieser neuartigen hybriden 3D-Druckplattform können mechanische Modelle und darin integrierte leitfähigen 3D-Strukturen gleichzeitig nach digitalen Vorlagen hergestellt werden. So können smarte elektrische Funktionalitäten direkt in 3D-Objekte eingebettet werden.

Die StarJet-Technologie bietet im Vergleich zu anderen funktionalen Drucktechniken Vorteile durch günstige Metalllegierungen, eine hohe elektrische Leitfähigkeit und einfachen Druck von 3D-Strukturen. Darüber hinaus ist das über StarJet gedruckte geschmolzene Lot sehr gut mit polymeren Substraten wie PET-Folien und 3D-geruckten Polymeren kompatibel. Nach dem Auftragen zeigen die gedruckten Strukturen eine hohe Flexibilität, einen geringen elektrischen Widerstand sowie eine hohe mechanische Stabilität. Die hybride Druckplattform hat somit ein hohes Potenzial für das Prototyping von 3D-MID Bauteilen, 3D-Elektronik und elektrisch funktionalen 3D-Objekten.

Im Rahmen des Projektes, das zur Förderung bei der AiF eingereicht wird, soll ein Multi-Material-3D-Drucker mit FDM-Extrusion und direktem Drop-on-Demand-Metall-Druck mittels StarJet aufgebaut und die Prozessparameter bzw. Materialinteraktion untersucht werden, mit dem Ziel Prototypen elektrisch funk-tionaler 3D-Objekte direkt zu drucken. Dies ermöglicht z.B. Anwendungen wie eingebettete Widerstandsheizungen, RFID-Antennen, 3D-Spulen auf Leiterplatten, etc.

Innovation

Hybrider Multi-Material 3D-Druck durch Kombination von Extrusion und direktem Metall-Druck.
Direkte Integration von leitfähigen elektrischen Strukturen beim 3D-Druck (ohne Pasten/Reflow)
Kompatibel mit Open-Source Hard- und Software aus dem konventionellen 3D-Druck