Aufgabenstellung
Das Ziel dieses Forschungsprojektes ist die Herstellung von hochintegrierten, mechatronischen Baugruppen mittels Einbettender Stereolithografie (eSLA) für den Einsatz im Automobil- oder IT- und Telekommunikationsbereich. Neben der Erzeugung von Leiterbahnen während der additiven Fertigung des Bauteils soll eine automatisierte Bestückung von elektrischen Bauelementen und eine Verbesserung der Dauergebrauchseigenschaften der elektrischen Baugruppe realisiert werden.

Vorgehensweise
Die Integration von elektrisch leitfähigen Strukturen in die Matrix von Stereolithografiebauteilen wird durch ein in die Rapid Manufacturing-Anlage integriertes Dispenssystem realisiert. Als Leitmedium wird eine Silberpartikeltinte verwendet, die in-situ durch einen nachgelagerten Laserbestrahlungsprozess gesintert wird. Zur Realisierung von räumlich integrierten Leiterstrukturen in der Kunststoffmatrix der Bauteile werden Durchkontaktierungen mittels Laserablation erstellt, die die einzelnen Funktionskomponenten in den unterschiedlichen Ebenen miteinander verbinden.

Ergebnisse
Die mittels Laser gesinterten Leiterbahnen zeichnen sich durch eine Haftfestigkeit auf einem SLA-Bauteil von 43,8±11 N/mm² und einer elektrischen Leitfähigkeit von 0,4·104 S/cm aus und sind somit für die Übertragung von Signalströmen geeignet. Die räumlich integrierte Erzeugung von Leiterstrukturen in Bauteilen erfolgt mittels Durchkontaktierungen. Hierbei wird eine Bohrung mittels Laserstrahlung durch die sich an der Bauteiloberfläche befindende Leiterbahn sowie durch die darunter liegende Matrix bis zur eingebetteten Leiterbahn erstellt. Die Laserablation wird durch mehrmaliges vollflächiges Bestrahlen des Bohrlochquerschnittes durchgeführt. Anschließend wird die Bohrung mit dem Leitmedium befüllt und mittels Laser gesintert, sodass eine elektrische Verbindung mit beiden Leiterstrukturen entsteht.