Das Heidelberger Unternehmen InnovationLab hat mit 3D-Druck hergestellte Leiterplatten vorgestellt, die bei ihrer Fertigung weniger Material benötigen und weniger Abfall verursachen. Wir stellen das Projekt SmartEEs2 einmal genauer vor.

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InnovationLab LogoInnovationLab, ein Anbieter von Lösungen für 3D-gedruckte Elektronik, gelang laut einem Artikel von Automobil Industrie ein Durchbruch bei der additiven Fertigung von Leiterplatten (PCBs). Mit diesem trägt es dazu bei, dass höhere Umweltstandards in der Elektronikproduktion erfüllt werden können und gleichfalls die Kosten sinken. Im Rahmen des Forschungsprojekts „SmartEEs2“ haben InnovationLab und sein Partner ISRA einen Herstellungsprozess für kupferbasierte, lötbare Schaltungen im Siebdruckverfahren entwickelt. Die Schaltungen sind mit herkömmlichen Reflow-Prozessen kompatibel.

Vorteile 3D-gedruckter PCB-Leiterplatten

3D-gedruckte Elektronik kommt ohne giftige Ätzmittel aus und lässt sich bei vergleichsweise niedrigen Temperaturen von etwa 150 °C herstellen, was den Energieverbrauch senkt. Die in der additiven Leiterplattenfertigung verwendeten Substrate sind im Vergleich zu herkömmlichen Techniken bis zu 15-mal dünner. Dadurch wird weniger Material benötigt und weniger Abfall produziert. Bisher gibt es einen physischen Prototypen, der alle wichtigen Blöcke eines Smart Labels enthält. Mit Kupfertinte wird die hohe Leitfähigkeit gewährleistet. Die Bauteilmontage erfolgt in einem konventionellen Reflow-Lötprozess, wodurch Hersteller ohne Investition in neue Anlagen auf die neue Technologie umsteigen können.

Leiterplatte mit 3D-gedruckten Kupferverbindungen
InnovationLab konnte lötbare Schaltungen im Siebdruckverfahren herstellen (im Bild: Leiterplatte mit 3D-gedruckten Kupferverbindungen)(Bild © InnovationLab).

Die gewünschten Funktionen wurden mithilfe von Mehrschichtdruck, Metall und Dielektrikum umgesetzt: Ein Temperatursensor und -Logger mit geringem Stromverbrauch, eine NFC-Kommunikationsschnittstelle über eine gedruckte Antenne und eine kompakte Batterie, die von einer gedruckten Solarzelle aufgeladen wird. Das reichte aus, um ein vollkommen selbstständiges Gerät zu realisieren, heißt es in dem Artikel. Das neue Verfahren kann sowohl Standard- als auch flexible Leiterplatten mit bis zu vier Lagen herstellen und in der Produkt- und Prozessentwicklung für Hybridelektronik eingesetzt werden.

Dr. Janusz Schinke, Head of Printed Electronics bei InnovationLab, sagte:

„Dies ist ein hochmoderner Produktionsprozess, der die Kosten senken und die logistischen Abhängigkeiten von Lieferanten verringern wird, während er drei wichtige Vorteile für die Umwelt bietet: weniger Materialverbrauch, weniger Energieverbrauch und weniger Abfall. Wir gehen davon aus, dass wir diesen Prozess bis Ende dieses Jahres auf hohe Stückzahlen skaliert haben, um die Kundenanforderungen von einer Million lötbarer Leiterbahnen oder mehr zu erfüllen.“

3D-gedruckte Elektronik

In der Vergangenheit haben wir über einige Beispiele für 3D-gedruckte Elektronik berichtet. Im Jahr 2019 haben Forscher der ETH Zürich ein mikroskopisches 3D-Druckverfahren für multimaterielle Elektronik vorgestellt. Damit gelang es ihnen, mikrometergroße Objekte aus mehreren Metallen mit hoher räumlicher Auflösung mit einem 3D-Drucker herzustellen. Im gleichen Jahr konnten der 3D-Drucker-Hersteller EOS und das finnische Unternehmen Etteplan ein Verfahren für den 3D-Druck von Metallteilen mit eingebetteter Elektronik realisieren.

Vor gut einem Jahr haben das israelische 3D-Druck-Unternehmen Nano Dimension und HENSOLDT ihr Joint Venture JAMES präsentiert. JAMES startete erst kürzlich ein neues Netzwerk mit Schwerpunkt auf additive Fertigung von Elektronik. Im Mai 2022 berichteten wir über Electroninks, ein Unternehmen aus den USA, das mit seinen proprietären, leitfähigen Metalltintenlösungen mit metallorganischer Zersetzung (MOD) und seiner Prototyp-Additive-Manufacturing-Lösung namens CircuitJet eine Gesamtlösung für den On-Demand-Druck und Reparatur von Leiterplatten vorgestellt hat. Verpassen Sie mit einem Abonnement unseres Newsletters keine weiteren Neuigkeiten zu diesen oder anderen Themen aus der Welt des 3D-Drucks.

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