Prozessdienstleistungen und Prototypen

Inkjetdruck – Generative Herstellung von leitfähigen Strukturen im DDM (Direct Digital Manufacturing)

Im Kontext zukünftiger generativer Fertigungsverfahren stellen ressourcenschonende, maskenlose, kosteneffiziente, volladditive und variantenflexible Strukturierungstechnologien wie der elektrisch funktionale Inkjet-Druck eine wegweisende Technologie dar. Dieser eröffnet aufgrund der Materialien- und Strukturvielfalt in vielen Bereichen neue Möglichkeiten. Grundlage für das genannte maskenlose Verfahren bilden oftmals mit metallischen Nanopartikeln gefüllte Tinten, die ähnlich pigmentierten Tinten, wie sie aus jedem herkömmlichen Tintenstrahldrucker bekannt sind, auf die entsprechenden Trägerwerkstoffe direkt-schreibend aufgetragen werden. Eine zusätzliche Strukturierung des erzeugten Druckbildes ist deshalb nicht notwendig.

Bei dem zum Einsatz kommenden Drucksystem handelt es sich um den DMP 3000 (Dimatix Material Printer 3000) der Firma Dimatix FUJIFILM. Dies ist ein Inkjet-Druck-System, welches nach dem Drop-on-Demand-Verfahren arbeitet. Bei diesem Drop-on-Demand-Verfahren wird der piezoelektrische Effekt ausgenutzt. Dabei werden Keramikelemente unter elektrischer Spannung verformt, um Flüssigkeit durch feine Düsen zu pressen. Die Flüssigkeit bildet Tropfen, deren Volumen sich über die Größe des elektrischen Impulses steuern lässt. Damit ist es möglich, Strukturbreiten von kleiner 100µm zu realisieren.

Der DMP 3000 nutzt einen beheizbaren Substrathalter von 300mm x 300mm, welcher das zu bedruckende Substrat über ein Vakuum ansaugt. Die Positionsgenauigkeit des Systems beträgt ±5µm, die Wiederholgenauigkeit liegt bei ±1µm und die maximale Substrathöhe in z-Richtung beträgt 30mm. Beim DMP 3000 werden austauschbare Drückköpfe mit beheizbaren Düsen verwendet. Unter anderem können mit der DMP3000 auch Industriedruckköpfe wie der SX3 oder der SE3 verwendet werden.