一条新的机器人辅助生产线允许单次运行中的2D和3D电路和传感器中的不同打印方法。
打印机变得越来越多。现在，他们甚至可以在2D和3D基板上打印传感器和电子组件。一条新的机器人辅助生产线允许自动化该过程。
这些天，没有打印机，没有办公室是完整的。但是，数字印刷技术在微电子，微系统工程和传感器系统中也起着重要作用。弗劳恩霍夫制造技术研究所和不明式IFAM的研究人员使用各种印刷方法生产电子组件和传感器。首先在屏幕上设计了微小的电阻，晶体管，电路路径和电容器，然后直接沉积在二维和三维基材上，例如电路板。科学家们使用所谓的“功能墨水” - 液体或糊状形式的电子材料，而不是通常的纸油墨。印刷电子产品的潜在用途范围很广 - 从数字温度计的电子电路到具有内置传感器的柔性板和智能包装的柔性板。为了自动化将印刷电子设备应用于具有扁平和三维表面的组件的过程，IFAM科学家已经建立了机器人辅助生产线，该生产线允许单一运行中将不同的打印方法组合在一起。生产单元集成了丝网，喷墨，分配器和气溶胶喷射器的模块。IFAM功能结构部门负责人VolkerZöllmer博士说：“生产线及其中央机器人单元，组件馈线，印刷系统和热处理炉使我们能够以近工业化的规模使表面功能化。”
一个系统中不同技术的可用性使得在基板上打印不同表面区域，宽度和厚度的结构。例如，气溶胶喷射打印使研究人员能够将仅宽度仅10微米的宽度放置在组件上。在这个非接触过程中，使用压缩空气（气动喷涂）将导电墨水转化为气溶胶，然后通过细管将其喂入打印头。打印头将气溶胶射流聚焦在基板的表面上，这不一定必须是平坦或光滑的 - 甚至可以在使用此方法上打印弯曲的表面。也可以改变印刷特征的厚度并创建多层结构。Zöllmer说：“例如，除了在电路板上放下电路，我们还可以为其提供耐腐蚀的涂层。”
那么，这种打印过程如何工作？在为所需的最终产品编程了控制软件后，通过定义所需的打印方法及其要执行的订单，机器人将拾取基板，例如裸电路板，并将其分配到第一个打印站。如果任务需要在基板中集成200微米范围的电路路径，则首先将其发送到分配器，这是一种压电剂量系统。分配器包含一个允许粘性介质的精确体积和液滴尺寸的阀 - 例如用于应用的导电粘合剂。如果要将导体连接到传感器，则将电路板路由到气溶胶喷射打印机。这种高分辨率设备打印了传感器。然后，电路板根据应用程序通过其他打印机，然后最终在炉中进行热处理，以获得所需的性能特征。该系统能够在底物上打印最多的DIN-A3纸，并且可以处理数量高的组件。
官能化的表面
可以用作底物或功能油墨的材料的选择几乎是无限的。IFAM专家使用的墨水包括金属，陶瓷，导电聚合物，甚至是蛋白质和酶等生物材料。根据应用的不同，这些介质被沉积在由玻璃，纺织品，金属，陶瓷板和许多其他材料制成的基板上。“新生产线使我们能够处理各种不同的材料，并以多种不同方式将它们组合在一起以满足客户的要求。这包括设计能够提供全新功能的组件 - 例如带有用于测量温度的集成传感器的窗帘。”Zöllmer添加。“印刷传感器也可用于监视建筑物组件，从而提供裂纹形成和其他结构损坏的预警。它们在汽车行业中也可能很有用，在汽车行业中，通过气溶胶射流打印在铝表面上打印的应变量，可以早日表明身体部件的材料疲劳。”
机器人辅助生产线也有助于缩短开发的交付时间。在过去，为了提供传感器功能，通常有必要在制造组件后将传感器整合到组件中 - 这是耗时的过程。根据应用程序，IFAM研究人员可以在几秒钟或几分钟内通过打印功能齐全的组件在几秒钟或几分钟内实现相同的结果。这为许多行业提供了优势，包括汽车制造和航空航天以及微型系统工程。Zöllmer说：“我们可以通过使用我们的生产线制造原型和小批量来帮助行业简化其产品开发过程。”模块化生产线还为客户提供了添加自己的流程的范围。
