Aufgabenstellung
In diesem Vorhaben wird eine neuartige, additive Prozesskette zum Aufbau komplexer, hochintegrierter räumlicher elektronischer Baugruppen für Prototypen und Kleinserien entwickelt. Die Grundkörperherstellung erfolgt dabei mittels Fused Deposition Modeling (FDM). Für die Erzeugung von Leiterstrukturen im Inneren und an der Oberfläche der Grundköper werden das Drahtvorschub-geregelte Laserstrahlschmelzen von Lötdraht, das Laserstrahlsintern von Silberpartikeltinte und die Verwendung von intrinsisch leitfähigen Kunststoffen untersucht.

Vorgehensweise
Ein Teilziel des Projektes ist die Ermittlung eines vertieften Prozessverständnisses für die Verarbeitung von MID-relevanten FDM-Werkstoffen sowie das Sammeln von Erkenntnissen über die resultierenden Bauteileigenschaften durch die Herstellung und Analyse von Probekörpern. Darüber hinaus wird die Eignung von Druck-Technologien zur prozessintegrierten Erzeugung von elektrisch leitfähigen Strukturen für den FDM-Prozess validiert. In diesem Zusammenhang werden Untersuchungen zur Beurteilung des Benetzungsverhaltens von intrinsisch leitfähigen Kunststoffen und Silberpartikeltinten auf FDM-Bauteilen durchgeführt.

Ergebnisse
Einfluss auf die mechanische Festigkeit sowie das Materialvolumen eines Bauteils kann durch eine angepasste Prozesssteuerung des FDM-Prozesses genommen werden. Hinsichtlich dessen wird eine Validierung der Prozessparameter für ausgewählte FDM-Werkstoffe durchgeführt und deren Eignung für den Einsatz als MID-Baugruppe anhand standardisierter Prüfmethoden getestet. Durch die Verwendung von Prozesstemperaturen knapp unterhalb der Zersetzungstemperatur der untersuchten Werkstoffe kann durch die erhöhte Molekülbeweglichkeit die Schichtanbindung zwischen benachbarten Einzelschichten und die mechanische Festigkeit gezielt beeinflusst werden. Neben der hohen Schichtanbindung wird durch die Verwendung hoher Prozesstemperaturen die Fließfähigkeit der Werkstoffe verbessert und somit eine dichtere laminare Struktur innerhalb der Bauteilmatrix erreicht.