Die automatisierte Integration von Leiterbahnen ist von großer Bedeutung für die Fertigung verschiedenster Produkte. Aktuell werden bereits additive Verfahren wie das Jet-Dispensing von Leiterpasten oder das Laser Direct Structuring eingesetzt, die allerdings hohe Materialkosten aufweisen und nur geringe Leiterquerschnitte erzielen können. Die Integration eines Halbzeugs z. B. in Form eines Kabels zeigt hier Vorteile durch größere und homogenere Querschnitte.
Die am Fraunhofer IWU entwickelte WEAM-Technologie (Wire Encapsulating Additive Manufacturing) basiert auf dem Prozess der Fused Filament Deposition und kann verschiedene Leitungselemente vollautomatisiert auf verschiedenen Substraten ablegen und anbinden. Der Prozess nutzt Standard-Einzeldrähte oder Litzen, die durch ein Mantelpolymer umschlossen werden. Polymere und Leitermaterialien können dabei unabhängig und entsprechend der Anwendung gewählt werden. Das Mantelpolymer bietet eine elektrische Isolation und stellt zudem die Anbindung zum Substrat her. Das verwendete Leitermaterial und die aufgebrachte Geometrie bestimmen die elektrische Funktion. So können Leistungsanwendungen wie Power Supply oder Heizungen, aber auch verschiedenste Sensoren, Aktoren oder Funktionselemente wie Antennen oder Spulen realisiert werden.
Die Werkzeugköpfe gibt es in verschiedenen Ausführungen, die entweder Volldrähte oder Litzen ablegen können.
Durch die hohe Flexibilität der Technologie und den großen Bedarf an automatisierter Elektronik ergeben sich Einsatzfelder von Mikroelektronik und Sensorik bis hin zu Leistungselektronik in Fahrzeugen. Die Varianz an Anwendungsanforderungen, die sehr hohen Anforderungen an die elektrischen Funktionen, die Bauteilgeometrien und Substrate erfordern ein hohes Maß an Prozessregelung und Adaption an sich verändernde Umgebungsbedingungen.
Zur fortwährenden Optimierung unterteilen sich die Forschungs- und Entwicklungsziele in:
| Jahr Year | Titel/Autor:in Title/Author | Publikationstyp Publication Type |
|---|---|---|
| 2023 | Harnessing length and height changes in thermoresponsive programmable materials Chalissery, Dilip; Rümmler, Tobias; Ziervogel, Fabian; Eberl, Christoph; Pretsch, Thorsten |
Zeitschriftenaufsatz Journal Article |
| 2022 | Fused Filament Fabrication of Actuating Objects Chalissery, Dilip; Schönfeld, Dennis; Walter, Mario; Ziervogel, Fabian; Pretsch, Thorsten |
Zeitschriftenaufsatz Journal Article |
| 2021 | Expansion of the Fused Filament Fabrication (FFF) process through wire embedding, automated cutting, and electrical contacting Ziervogel, F.; Boxberger, L.; Bucht, A.; Drossel, W.-G. |
Zeitschriftenaufsatz Journal Article |
Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU