ISBN 978-3-8439-2937-0

978-3-8439-2937-0, Reihe Ingenieurwissenschaften

Vladimir Matic
Untersuchungen zum Inkjet-Drucken auf 3D-Oberflächen von thermoplastischen Bauteilen

173 Seiten, Dissertation Universität Stuttgart (2016), Softcover, A5

Zusammenfassung / Abstract

Diese Arbeit behandelt Untersuchungen zur kostengünstigen Herstellung eines dreidimensionalen spritzgegossenen Schaltungsträgers mittels Inkjet-Verfahrens durch Drucken einer Tinte mit metallischen Silbernanopartikeln. Als Anwendungsbeispiel diente ein Intrusionssensor, der nach Stand der Technik mit dem etablierten LPKF-LDS®-Verfahren hergestellt wird. Die Intrusionssensoren bestehen aus einer Kunststoffabdeckhaube mit dichten, komplexen mäanderförmigen Leiterbahnstrukturen. Hierzu wurden die geometrischen Eigenschaften der gedruckten Silberstrukturen auf flachen und geneigten flachen Oberflächen der spritzgegossener Substrate sowie das Drucken über die Kanten mit entsprechenden Radien untersucht. Weiterhin wurde die Haftfestigkeit der gedruckten Silberstrukturen auf den spritzgegossenen Substraten qualitativ mittels Tape-Test untersucht. Für die quantitative Bestimmung der Haftfestigkeit wurde der Schertest auf die Anforderungen der gedruckten Strukturen optimiert. Auf spritzgegossenen Substraten lassen sich feine gedruckte Strukturen mit glatten Kanten realisieren, die eine gute Haftung aufweisen.

Des Weiteren wurden Anforderungen an den Druckprozess zum Bedrucken einer Kunststoffabdeckhaube erarbeitet. Bei der Gegenüberstellung der Konzepte hat sich das Drucken mit erhöhtem Druckabstand als potentiell beste Lösung hervorgehoben, woraufhin dies detaillierter untersucht wurde. Hierbei wurden verschiedene Einflüsse sowohl durch Versuche als auch durch eine theoretische Betrachtung analysiert. Hierbei zeigte sich der Druckkopf als der ausschlaggebende Faktor für die Tropfenpositionsgenauigkeit. Basierend auf Ergebnissen zum Drucken mit erhöhtem Druckabstand wurde für die Kunststoffabdeckhaube ein Druckprozess erarbeitet. Konzepte für eine sichere Ankontaktierung der gedruckten Leiterbahnstrukturen mit der Peripherie wurden ebenfalls erarbeitet. Das Konzept mit dem Einsatz des Inkjet-Verfahrens zur Vereinfachung der Kontaktstelle wurde im Rahmen einer Voruntersuchung getestet. In dieser Arbeit konnte mit dem Inkjet-Verfahren ein Intrusionssensor hergestellt werden und somit neue Möglichkeiten für den Einsatz des Inkjet-Verfahrens aufgezeigt werden.