AVerdi


Projektbeschreibung

Digitale Druckverfahren wie der Aerosol-Jet oder InkJet-Druck stellen einen alternativen Weg zur Metallisierung und elektrischen Funktionalisierung von Kunststoffbauteilen mit einem breiten Anwendungsspektrum dar. Damit die benötigte hohe elektrische Leitfähigkeit erzielt werden kann, sind Dispersionen auf Basis von Silber- oder Kupfernanopartikel im industriellen Einsatz. Der nach dem Drucken stattfindende Verdichtungsprozess (auch bekannt als sintern) findet heute standardmäßig mittels Konvektion statt. In einem ersten Schritt müssen die in der Tinte enthaltenen Lösemittel ausgetrocknet werden, um in einem zweiten Schritt die Verdichtung der Nanopartikel zu erreichen. Erst nach diesem Prozess erhalten die gedruckten Strukturen ihre endgültigen elektrischen und mechanischen Eigenschaften.
Aufgrund der Prozessdauer von oftmals mehr als 60 Minuten und der hohen thermischen Belastung für viele polymere Substrate, ist der wirtschaftliche Einsatz moderner Druckprozesse trotz sehr hohem Anwendungspotential nicht möglich. Alternative Verdichtungsverfahren wie die photonische Bestrahlung oder der Einsatz von Lasern, befinden sich noch in ihren Anfängen, was auch auf das fehlende Wissen über die chemischen und mechanischen Zusammenhänge während des Sinterprozesses zurückzuführen ist.
Ziel des Forschungsvorhabens ist es, die Prozesstemperatur zu minimieren, die Prozessdauer deutlich zu reduzieren und das Trocknungs- und Verdichtungsergebnis zu verbessern. Dafür soll der Stand der Technik analysiert und daraus eine einheitliche Geometrie sowie Anforderungen an gedruckte Strukturen abgeleitet werden. Die zur Verfügung stehenden alternativen Verdichtungsverfahren, wie UV- und IR-Strahlung, Hochfrequenzfelder und photonische bzw. elektromagnetische Verdichtungstechnologien, sollen genau untersucht und die entsprechenden Prozessparameter abgeleitet werden. Liegt ein fundiertes Verständnis der Wirkzusammenhänge vor, soll eine Optimierung der einzelnen Technologien und eine Kombination unterschiedlicher Verfahren stattfinden. Abschließend erfolgt eine Bewertung und Optimierung der elektrischen und mechanischen Eigenschaften entsprechender Schichten auf ausgewählten thermoplastischen Substraten.