Der Assistenzprofessor Xiaou Zheng von der UCLA Samueli Shool of Engineering erhielt für seine Arbeit den CAREER-Award der National Science Foundation (NSF). Damit soll er an schnelleren 3D-Druckverfahren für die additive Herstellung von elektronischen Bauteilen arbeiten. Eine erfolgreiche Entwicklung in diesem Bereich könnte neue Anwendungen im Gesundheitswesen, im Energiesektor, in der Automobilindustrie und anderen Branchen bringen.

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Der UCLA-Professor Xiaoyu Zheng hat laut der Pressemitteilung der UCLA Samueli einen CAREER-Award der National Science Foundation (NSF) erhalten, mit dem er schnelle 3D-Druckverfahren für elektronische Bauteile entwickeln soll. Der Assistenzprofessor für Bau- und Umweltingenieurwesen sowie Maschinenbau und Luft- und Raumfahrttechnik an der Samueli School of Engineering der University of California in Los Angeles bekommt im Rahmen dieser Auszeichnung ein fünfjähriges Stipendium in Höhe von 525.000 USD (rund 420.000 EUR). Zheng ist an der UCLA Samueli Leiter des Labors für additive Fertigung und Metamaterialien und hat bereits einige Auszeichnungen erhalten.

3D-gedruckte Elektronik

Xiaou Zheng
Xiaou Zheng (im Bild) erhält 500.000 USD von der NSF für seine Arbeit (Bild © UCLA Samueli).

Im Vorjahr entwickelten Zheng und weitere Forscher eine Methode zur Herstellung von Elektronik mit dem 3D-Drucker. Die zweistufige Methode ist den Forschern zufolge fünfmal schneller als herkömmliche Methoden. Mit 3D-Druck hergestellte Formen werden dabei mit elektrostatischen Ladungen ausgekleidet und wiederholt in Harz getaucht, welches mit elektronisch leitenden Materialien gemischt war, bis eine 3D-Struktur gebildet wurde.

Zhengs aktuelle Forschung umfasst die Entwicklung neuer schneller 3D-Druckverfahren, bei denen mehrere Materialien wie Metalle, Kunststoffe und Keramiken für die Herstellung komplexer Mikrostrukturen mit einer Vielzahl von Funktionen genutzt werden. Im September 2020 haben Forscher der Yokohama National University in Japan ein Verfahren vorgestellt, mit dem der 3D-Druck von Mikrostrukturen aus mehreren Materialien möglich ist.

Pläne von Zheng und seinem Team

Mithilfe der zur Verfügung stehenden finanziellen Mittel werden neue Methoden untersucht, Komponenten aus mehreren Materialien für Roboter herzustellen, die elektronische und strukturelle Materialien enthalten. Die Technologie könnte sich für Bereiche wie den Energiesektor, das Gesundheitswesen, Luft– und Raumfahrt und die Automobilindustrie eignen. Zheng nutzt bei der Entwicklung das Wissen aus Mechanik, Optik und Materialwissenschaften, um multifunktionale Materialien und All-in-One-Geräte mit kontrollierten Topologien, Zusammensetzungen und mehrskaligen Merkmalen zu erstellen.

Er plant ein sowohl großvolumiges als auch skalierbares Mikro- und Nano-3D-Druckverfahren und möchte die einzigartigen Vorteile der Mikro- und Nano-Architekturen nutzen, um Metamaterialien mit geordneten Hierarchien und multifunktionale Eigenschaften entwickeln, die in herkömmlichen Materialien nicht zu finden sind.

3D-gedrucktes künstliches neuronales Netz
An der UCLA Samueli wurde auch ein 3D-gedrucktes künstliches neuronales Netz entwickelt (im Bild)(Bild © UCLA Samueli).

Mithilfe der zur Verfügung stehenden finanziellen Mittel werden neue Methoden untersucht, Komponenten aus mehreren Materialien für Roboter herzustellen, die elektronische und strukturelle Materialien enthalten. Die Technologie könnte sich für Bereiche wie den Energiesektor, das Gesundheitswesen, Luft– und Raumfahrt und die Automobilindustrie eignen. Zheng nutzt bei der Entwicklung das Wissen aus Mechanik, Optik und Materialwissenschaften, um multifunktionale Materialien und All-in-One-Geräte mit kontrollierten Topologien, Zusammensetzungen und mehrskaligen Merkmalen zu erstellen.

Er plant ein sowohl großvolumiges als auch skalierbares Mikro- und Nano-3D-Druckverfahren und möchte die einzigartigen Vorteile der Mikro- und Nano-Architekturen nutzen, um Metamaterialien mit geordneten Hierarchien und multifunktionale Eigenschaften entwickeln, die in herkömmlichen Materialien nicht zu finden sind.

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