Additiv gefertigte Sensorik

© Fraunhofer ILT, Aachen / Volker Lannert.

Die Erhebung von Bauteilzustandsdaten wie thermische und mechanische Belastung bildet die Grundlage für Predictive Maintenance-, Big Data- und KI-Ansätze. Dafür müssen Bauteile mit geeigneten Sensoren versehen werden. Additive Fertigungsmethoden wie das Laser Powder Bed Fusion (LPBF) bieten vielfältige Möglichkeiten für die Herstellung applikationsangepasster Bauteile.

Laserbasierte Beschichtungsansätze ermöglichen den additiven Aufbau von Sensorik auf unterschiedlichen Oberflächen, z. B. durch die nasschemische Deposition von elektrisch isolierenden und leitenden Materialien mittels Druckverfahren und anschließender thermischer Nachbehandlung mit Laserstrahlung.

Anwendungsfelder

Gedruckte Elektronik erschließt immer mehr Anwendungsfelder in unserem Alltag wie z. B. in OLED-Displays, Solarzellen oder e-Book-Readern. Potenzielle Anwendungsfelder sind klassische Bereiche wie Getriebetechnik, Großmaschinen, Energieerzeugung, Schienenfahrzeuge und Aerospace.

Die Fertigung von Bauteil und Sensor in einem Schritt ermöglicht zudem die Erschließung neuer Anwendungsfelder wie den Automotive-Bereich, Consumer Electronics und den Werkzeugbau.

Teure Rohstoffe klug eingesetzt

Vergoldungen für hochwertige Kontaktstellen werden heute mittels Galvanik oder chemischen und physikalischen Abscheideverfahren hergestellt. Diese Verfahren sind kosten- und zeitintensiv und verwenden teils umweltschädliche und giftige Chemikalien.

Durch Kombination von Druck- und Laserverfahren kann der Verbrauch von kostenintensivem Edelmetall verringert und der von umweltschädlichen Chemikalien in galvanischen Verfahren ganz vermieden werden.

 

Smarte Bauteile drucken

Die Additive Fertigung ermöglicht es, Dehnungsmesstreifen (DMS) auf günstige Trägerfolien oder direkt auf Bauteile zu drucken, wodurch der manuelle Schritt des Aufklebens entfällt. Sensoren lassen sich auch während des LPBF-Verfahrens in ein Bauteil einbringen.

Dafür wird das LPBF-Verfahren zum passenden Zeitpunkt pausiert. Neben DMS lassen sich auch Temperatursensoren, Leiterbahnen oder Heizstrukturen auf die Bauteile aufbringen.

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