Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWUWas ist die Herausforderung?
Elektrische Leiter können bereits in Druckverfahren wie dem Siebdruck oder dem Pastendruck additiv erzeugt werden. Hierbei werden dünne Lagen leitfähigen Materials aufgetragen, die sich primär zur Signalübertragung eignen. Sie wollen jedoch Leiterquerschnitte für die Übertragung größerer Ströme erzeugen und das bei kurzer Druckdauer trotz der zahlreichen Lagen? Hierfür haben wir eine Technologie entwickelt, die Leiterbahnen mit größerem Querschnitt schneller und gleichermaßen automatisierbar auf Oberflächen aufbringen kann.
Welche Lösung haben wir für Sie?
Das von uns entwickelte Draht-FDM-Verfahren ermöglicht Ihnen die Produktindividualisierung mit integrierter Drahtablage auch für die Übertragung höherer Ströme. Es basiert grundlegend auf der Schmelzschichtung (FDM: Fused Deposition Modeling). Im Prozess werden dem innovativen Druckkopf kontinuierlich blanke Kupferlitzen (oder andere drahtförmige Materialien) und Kunststofffilament zugeführt. Die Druckdüse verteilt das Filament gleichmäßig um den axial durch die Düse laufenden Draht. Die Leiterbahn wird somit in einem einzigen Schritt ummantelt und auf der zu bedruckenden Oberfläche fixiert. Dadurch entsteht eine erhebliche Zeitersparnis im Vergleich zu Druckverfahren, bei denen größere Leiterquerschnitte schichtweise aufgebaut und anschließend isoliert werden müssen.
Eine gezielte Ansteuerung der Extrusionsgeschwindigkeiten von Draht und Filament erlaubt zudem variable Manteldicken und Ablagegeschwindigkeiten. In Kombination mit einem 6-Achs-Industrieroboter entfaltet sich das Potenzial der Technologie, wodurch Leistungsleiterbahnen automatisiert auf selbst komplex geformten Bauteiloberflächen verlegt werden können. Dadurch entstehen neue Gestaltungsmöglichkeiten für Ihre Produkte (z. B. Funktionalisierung von additiv gefertigten Kunststoffbauteilen), die zudem kosteneffizient hergestellt werden können.
Was steht jetzt konkret zur Verfügung?
Mit dem Draht-FDM-Verfahren steht Ihnen ein innovatives Verfahren zur Verfügung, das die Ablage und Fixierung von Leistungsleiterbahnen auf 3D-geformte Bauteiloberflächen in weitestgehend individuell verlaufenden Bahnen ermöglicht. Die Funktionsweise des Verfahrens wurde am Beispiel einer Fahrzeugtür zur Energieversorgung eines Fensterhebermotors nachgewiesen. Konkret haben wir eine Kupferlitze mit einem effektiven Querschnitt von 1,5 mm² erfolgreich auf ein Kunststoffinterface aufgebracht.
Gern passen wir das Verfahren an Ihre spezifischen Anforderungen an und unterstützen bei der Implementierung in Ihre Fertigungsprozesse.
