Druck machen für die Automobilproduktion der Zukunft

© Fraunhofer IWU

Ein exakt baugleiches Fahrzeug wird bei Premium-Automobilherstellern nur einmal pro Jahr gefertigt. Tendenz weiter sinkend. Zu individuell sind die Kundenwünsche nach bestimmten Ausstattungen wie Fahrer-Assistenzsystemen, Bedienelementen oder Innenraumbeleuchtungen. Deren Stromversorgung funktioniert bisher über Kabel, die aufwändig konfektioniert und als immer komplexere Kabelbäume von Hand verlegt werden müssen, beispielsweise in Autotüren. Die steigende Variantenvielfalt lässt sich so nicht mehr beherrschen. Eine Lösung haben jetzt Wissenschaftler des Fraunhofer IWU gemeinsam mit verschiedenen Partnern entwickelt: Leiterbahnen und Bedienelemente werden direkt auf die Bauteile gedruckt. So wird nicht nur die Flexibilität erhöht, auch das Gewicht des Endproduktes reduziert sich durch den Wegfall der Kabel deutlich. Diese und weitere Lösungen für die intelligente Produktion zeigen die Forscher auf der Hannover Messe, vom 1. bis 5. April 2019 am Stand der Fraunhofer-Allianz Adaptronik (Halle 2, Stand C22).

»Das Prinzip der neuen Technologie ähnelt der des Tintenstrahl-Druckers, den viele von zu Hause kennen«, erklärt André Bucht, Wissenschaftler am Fraunhofer IWU. »Nur dass wir statt Tinte spezielle Pasten einsetzen, die sich nach dem Trocknen je nach Zusammensetzung als Leiterbahn oder als Sensor nutzen lassen.« Mit einem so genannten Jet-Dispenser, einer speziellen Düse, werden diese Pasten entweder als Strang oder als Punkte auf dem Bauteil abgelegt. Und noch eins ist anders als beim heimischen Drucker: Ein Roboter führt die Düse über das Werkstück. Auf diese Weise wird die Variantenvielfalt handhabbar. »Der Einsatz des Roboters ist bisher einzigartig«, so André Bucht. »Denn dank ihm ist es erstmals möglich, nicht nur Flächen, sondern auch große dreidimensionale Bauteile schnell, effizient und völlig individuell mit Leitungen, Sensoren oder Tasten zu bedrucken.«

Einzigartig ist auch, dass die Pasten nach dem Auftragen sofort mit einem vom Projektpartner Fraunhofer ILT entwickelten Laser getrocknet werden. »Das beschleunigt den Prozess so stark, dass er je nach Aufgabe den schnellen Takt einhalten kann, den die Automobilindustrie vorgibt«, erläutert Wissenschaftler Bucht. Zudem sind die aufgetragenen Strukturen so robust, dass sie sich zusammen mit den Werkstücken im Presswerk umformen lassen, ohne unter den starken Kräften zu leiden.

Wie leistungsfähig der neue Prozess ist, zeigen die Wissenschaftler auf der Hannover Messe 2019 u.a. anhand eines Bauteils, das mit Hilfe der neuen Drucktechnologie als Bedienelement funktionalisiert wurde. Einsetzen lässt es sich beispielsweise in Autotüren für die Bedienung des elektrischen Fensterhebers.