TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNG TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
[0001] [0001]
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Herstellung von dreidimensionalen Formteilen mit integrierter Leiterbildstruktur mittels additiver Fertigungsverfahren (Additive Manufacturing) aus einem elektrisch leitfähigen und einem nicht leitfähigen Material, bei dem das elektrisch leitfähige Material so an der Oberfläche beschaffen ist, dass dort selektiv eine durch und durch metallische Schicht durch einen chemischen oder galvanischen Prozess angelagert werden kann gemäß Anspruch 1. Die Erfindung betrifft auch ein mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestelltes, dreidimensionales Objekt. The invention relates to an apparatus and a method for producing three-dimensional molded parts with integrated conductive structure by means of additive manufacturing process (Additive Manufacturing) of an electrically conductive and a non-conductive material wherein the electrically conductive material is such at the surface that there selective a may be attached through and through metallic layer by a chemical or galvanic process according to claim 1. the invention also relates to an object made by the inventive method, three-dimensional.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG BACKGROUND OF THE INVENTION
[0002] [0002]
Die Nutzung von Hochtemperaturthermoplasten und deren strukturierte Metallisierung eröffnet der Elektronikindustrie eine neue Dimension von Schaltungsträgern: räumliche spritzgegossene Schaltungsträger (Molded Interconnect Devices, MID). The use of high temperature thermoplastics and their structured metallization opens the electronics industry a new dimension of circuit carriers: spatial molded interconnect devices (Molded Interconnect Devices, MID). MID sind Formteile mit integrierter Leiterbildstruktur. MID are molded parts with integrated conductive structure. Sie schaffen enorme technische Rationalisierungspotenziale und sind wesentlich umweltverträglicher als herkömmliche Leiterplatten, die sie jedoch nicht ablösen, sondern sinnvoll ergänzen. They create enormous technical potential for rationalization and are much more environmentally friendly than conventional circuit boards but does not replace, but complement sensible.
[0003] [0003]
Wesentliche Einsatzgebiete für die MID Technologie sind die Automobilelektronik und die Telekommunikation, daneben aber z. B. auch Computer, Hausgeräte oder die Medizintechnik. The main areas for MID technology are the automotive electronics and telecommunications, but at the same z. B. also computers, household appliances or medical technology. Derzeit weist der Markt ein jährliches Wachstum in Höhe von etwa 20% auf. Currently, the market on an annual growth of about 20%.
[0004] [0004]
Bei dieser Erfindung geht es darum, Prototypen und Kleinserien dieser MID durch additive Fertigungsverfahren ohne den Einsatz von Werkzeugen zu erzeugen. In this invention, it comes to produce prototypes and small series of MID by additive manufacturing processes without the use of tools. Der räumliche spritzgegossene Schaltungsträger setzt sich aus dem 3D-Modell des Schaltungsträgers und dem 3D-Schaltungslayout zusammen. The spatial molded interconnect devices consists of the 3D model of the circuit board and the 3D circuit layout.
[0005] [0005]
Im Wesentlichen werden 3 Prozessschritte zur Herstellung von MIDs benötigt: Substantially 3 process steps for the production of MIDs are required: - 1. Herstellung des Schaltungsträgers 1. Preparation of the circuit carrier
- a. Einkomponentenspritzguss a. single-component
- b. b. Zweikomponentenspritzguss Two-component injection molding
- c. c. Insert Molding (Hinterspritzen der Schaltung/Leiterbahnen) Insert Molding (back injection of the circuit and / or traces)
- 2. Strukturierung des Schaltungsträgers 2. structuring the circuit carrier
- 3. Metallisierung des Schaltungsträgers 3. metallization of the circuit carrier
[0006] [0006]
Die unterschiedlichen Herstellungsverfahren sind im Detail in der einschlägigen Fachliteratur zu MIDs nachzulesen. The different manufacturing process can be found in detail in the appropriate texts for MIDs.
[0007] [0007]
Alle Verfahren haben gemein, dass bei dreidimensionalen Formteilen ein Spritzgusswerkzeug für den Schaltungsträger hergestellt werden muss und das Schaltungslayout entweder durch ein zweites, elektrisch leitfähiges Material strukturiert wird oder das Formteilmaterial entsprechend dem Layout leitfähig gemacht wird, um anschließend metallisiert werden zu können. All methods have in common that for three-dimensional moldings, an injection molding tool for the circuit substrate has to be produced and the circuit layout is either patterned by a second, electrically conductive material or the molding material is made conductive in accordance with the layout to be subsequently metallized to.
[0008] [0008]
Bei dieser großen Anzahl von komplexen Fertigungsschritten sind kleine Stückzahlen nicht wirtschaftlich und die Herstellung von Prototypen ist auf Grund der hohen Werkzeugkosten und der langen Fertigungszeiten kosten- und zeitaufwendig. With this large number of complex manufacturing steps small quantities are not economical and the production of prototypes is expensive due to the high tooling costs and long production times and time consuming.
[0009] [0009]
Um die Herstellung von Prototypen und Kleinserien zu beschleunigen und bezahlbar zu machen, bieten sich additive Fertigungsverfahren an, bei denen multiple Materialien in einem Bauprozess eingesetzt werden können. To speed up the production of prototypes and small series and make it affordable to additive manufacturing methods are available in which multiple materials can be used in a construction process.
[0010] [0010]
In den beiden US-amerikanischen Patentschriften In the two US patents US 2014/0 036 455 A1 US 2014/0 036 455 A1 – ”System and Method for Additive Manufacturing of an Object” und - "System and Method for additive manufacturing of an Object" and US 2010/0 127 433 A1 US 2010/0 127 433 A1 – ”Methods and Systems for Integrating Fluid Dispensing Technology with Stereolithography” werden bereits Prozesse beschrieben, wie elektrisch leitfähige Materialen in den 3D-Druck-Prozess integriert werden, um elektrisch leitende Strukturen innerhalb eines additiv gefertigten Bauteils zu erzeugen. - "Methods and Systems for Integrating fluid Dispensing Technology with Stereolithography" are described processes such as electrically conductive materials are integrated into the 3D printing process to produce electrically conductive structures within a additively manufactured part. [0011] [0011]
Da es sich bei diesen Strukturen nicht um reine metallische Strukturen handelt, haben sie einen hohen Innenwiderstand und können so nur bedingt für klassische Leiterbahn-Funktionen, wie sie auf Leiterplatten zu finden sind, eingesetzt werden. Since it is not in these structures to pure metallic structures, they have a high internal resistance and can only conditionally for classical trace function, such as those found on circuit boards are used.
[0012] [0012]
Im Rahmen dieser Erfindung soll als elektrisch leitfähiges Material eine TCO Tinte (TCO = Transparent Conducting Oxcides/Transparent leitfähige Oxide) eingesetzt werden, die vom Leibnitz-Institut für neue Materialien (INM) entwickelt und so angepasst ist, dass sie sich zum einen wie in der Patentanmeldung US 2014/0 036 455 A1 beschrieben in einem auf Photopolymerisation basierenden, additiven Fertigungsverfahren verabeiten läßt und zum anderen entsprechend günstige Eigenschaften für den nachgestellten, galvanischen Prozess zur Metallabscheidung und Anhaftung bietet. In the context of this invention is intended as an electrically conductive material, a TCO ink (TCO = Transparent Conducting Oxcides / Transparent conductive oxides) are used, which is developed by the Leibnitz Institute for new materials (INM) and adapted so that they on the one hand as in the patent application US 2014/0 036 455 A1 in a based photopolymerization can additive manufacturing process cause BEITEN and other corresponding favorable properties for the trailing, electroplating process for metal deposition and attachment provides.
[0013] [0013]
Die TCO-Tinten enthalten Nanopartikel aus transparenten, leitfähigen Oxiden und werden über nasschemische Prozesse hergestellt. The TCO inks contain nanoparticles of transparent conductive oxides and are prepared via wet chemical processes. Üblicherweise werden TCOs mittels Vakuumbeschichtung, wie z. B. Sputtern, aufgetragen. TCOs are usually by means of vacuum coating, such. As sputtering, is applied. Diese neu vom INM entwickelte Methode ermöglicht erstmals den Direktdruck von transparenten Leiterstrukturen auf festen und/oder flexiblen Substrate, wie z. B. Kunststofffolien. This newly developed by INM method allows for the first time direct printing of transparent conductor structures on solid and / or flexible substrates such. As plastic films. Die TCO-Tinte kann z. B. im Tiefdruckverfahren aufgetragen und bei < 150°C mittels UV-Strahlung fixiert bzw. ausgehärtet werden. The TCO can be applied ink z. B. the gravure printing process, and fixed at <150 ° C by means of UV radiation or cured.
[0014] [0014]
In der amerikanischen Patentanmeldung von Apple US 2013/0 342 592 A1 „Inkjet printer for printing an a three-dimensional object and related apparatus and method” wird vom Bedrucken eines dreidimensionalen Körpers mit leitfähiger Tinte mittels eines Tintenstrahldruckers gesprochen. In the American patent application by Apple US 2013/0 342 592 A1 "Inkjet printer for printing on a three-dimensional object and related apparatus and method" is spoken by printing a three-dimensional body with conductive ink using an inkjet printer.
[0015] [0015]
Diese Erfindung basiert darauf, die elektrisch leitfähige und mittels UV-Strahlung aushärtbare TCO-Tinte innerhalb eines Additive Manufacturing Verfahrens zur dreidimensionalen Strukturierung der Leiterbildstruktur einzusetzen, um in Anschluß einen Galvanikprozess zur Abscheidung von hochleitfähigen Metallen, wie z. B. Kupfer oder Gold zur Erzeugung von dauerhaften Leiterbahen zu ermöglichen. This invention is based on use of the electrically conductive and curable by UV radiation TCO ink within an additive manufacturing process for the three-dimensional structuring of the conductive pattern structure in connecting an electroplating process for deposition of highly conductive metals such. B. Kupfer or gold to produce to permit of permanent Leiterbahen.
[0016] [0016]
Die Auswahl der Additive Manufacturing Verfahren in dieser Patentschrift wird auf die Technologien eingeschränkt, bei denen offensichtlich entweder „Tinten” oder flüssige Materialien, wie z. B. Photopolymere, verarbeitet werden, eingeschränkt: The selection of the additive manufacturing method in this patent is limited to the technologies, which are processed "inks" or liquid materials, such as photopolymers, obviously either restricted.: - – Drop-On-Powder Technologie - Drop-on Powder Technology
- – PolyJet Technologie - PolyJet Technology
- – 3D-DLP-Printing-Technologie - 3D DLP Printing Technology
- – Stereolithographie - Stereolithography
[0017] [0017]
Bei der Drop-On-Powder Technologie wird über Druckköpfe selektiv Schicht für Schicht ein Binder-Material auf ein Pulverbett (aus Kunststoff, Metall oder Sand) aufgetragen, um dreidimensionale Formteile generativ zu erzeugen. In the drop-on-Powder Technology layer, a binder material is applied to a powder bed (plastic, metal or sand) to produce three-dimensional moldings generative on printheads for selectively layer. Der Vorteil dieses Verfahrens liegt darin, dass keine Stützstrukturen benötigt werden, da das Formteil in einem Pulverbett aufgebaut wird. The advantage of this method is that no supporting structures are required, since the molded part is constructed in a powder bed. Außerdem ist das Verfahren günstig, da Standarddruckköpfe aus der Druckindustrie (Tintenstrahldrucker) eingesetzt werden. Furthermore, the method is advantageous since standard print heads from the printing industry (ink jet printer) may be used. Diese Technologie wurde von der Firma Z-Corp. This technology was developed by the company Z-Corp. zur Serienreife entwickelt und gehört mittlerweile zur 3D-Systems Gruppe. for series production and is now for 3D Systems Group.
[0018] [0018]
Bei der PolyJet-Drucktechnologie können multiple Materialen mit unterschiedlichen Eigenschaften parallel in einem Bauteil verarbeitet werden. In the PolyJet printing technology multiple materials can be processed in parallel with different properties in one component.
[0019] [0019]
Bei der PolyJet-Drucktechnologie handelt es sich um eine leistungsstarke additive Verfahrenstechnik, die von Stratasys patentiert wurde, When PolyJet printing technology is a powerful additive process technology, which was patented by Stratasys,
3D-Drucker mit PolyJet-Technologie ermöglichen dank einer Schichtstärke von 16 Mikrometer und einer Genauigkeit von bis zu 0,1 mm glatte Oberflächen, geringe Wandstärken und komplexe Geometrien. 3D printers PolyJet technology allow, thanks to a layer thickness of 16 microns and an accuracy of up to 0.1 mm smooth surfaces, small wall thickness and complex geometries. Es handelt sich um die einzige Technologie, bei der sich zahlreiche Materialien mit Eigenschaften von gummiartig bis hin zu fest sowie transparent bis hin zu blickdicht einsetzen lassen. It is the only technology that can be in numerous materials with properties of rubber-like to solid and transparent to opaque use.
[0020] [0020]
Mit der Objet Connex-Technologie lassen sich sogar mehrere Materialien gleichzeitig in einem Teil verarbeiten und auch mehrfarbige Teile erzeugen. With the Objet Connex technology even more materials can be processed simultaneously in one part and also create multi-colored parts.
[0021] [0021]
Auch wären die auf der klassischen Photopolymerisation basierenden Verfahren wie Stereolithographie und 3D-DLP-Printing, bei denen ein lichthärtender Kunststoff selektiv zur Aushärtung kommt, denkbar, sofern mit multiplen Materialien innerhalb eines Baujobs gearbeitet werden kann. The based on the classic photo-polymerization processes such as stereolithography and 3D DLP Printing in which a light-curing resin is selectively to cure would be possible if it can be worked within a building job with multiple materials. Dies ist zum jetzigen Zeitpunkt nicht der Fall, da der/die wechselnde, selektive Materialauftrag/Materialzufuhr noch nicht technisch umgesetzt wurde. This is at the moment not the case because of / changing, selective application of material / material supply has not yet been implemented technically.
[0022] [0022]
Auf eine ausführliche Erläuterung dieser bekannten Verfahren wird jedoch zur Vermeidung unnötiger Wiederholungen verzichtet. However, unnecessary repetitions will be omitted to avoid a detailed explanation of these known methods. Außerdem haben die hier beschriebenen Verfahren keinen Anspruch auf Vollständigkeit. In addition, the methods described herein are not exhaustive. Prinzipiell kann zur Umsetzung der Erfindung jedes Additive Manufacturing Verfahren eingesetzt werden, bei dem das selektive Auftragen von TCO-Tinten – auch als zusätzlicher Prozess zum eigentlichen Verfahren – möglich und sinnhaft ist, um die in das Formteil integrierten, dreidimensionalen Leiterbildstrukturen zu erzeugen. In principle can be used to implement the invention, any additive manufacturing process in which the selective application of TCO inks - also as an additional process to the actual procedure - is possible and useful way to generate the integrated in the molded part, three-dimensional head image structures.
[0023] [0023]
Die Erfindung beruht darauf, das Formteil, bzw. den Schaltungsträger zusammen mit der Schaltung in einem 3D-Druckverfahren herzustellen und dabei für die Erzeugung der dreidimensionalen Leiterbildstruktur die TCO-Tinte in demselben oder einem zusätzlichen Verfahren zu verwenden. The invention is based on producing the molded part, and the circuit substrate together with the circuit in a 3D printing process, thereby to be used for the generation of the three-dimensional head image structure, the TCO ink in the same or an additional process.
[0024] [0024]
Dabei kann dann die so erzeugte leitfähige Struktur entweder selbst als Leiterbahn eingesetzt, oder nachträglich zusätzlich metallisiert werden. In this case, then the conductive structure so produced either by itself used as a conductor track, or subsequently additionally metallized. Letzteres kann chemisch/galvanisch erfolgen. The latter can be done chemically / electrically.
[0025] [0025]
Wird die TCO-Tinte über Druckköpfe (Piezo-Verfahren, Drop-On-Demand) verarbeitet, wie z. B. bei dem Drop-On-Powder- oder dem PolyJet-Verfahren, werden aufgrund der eingeschränkten Prozessparameter besondere Anforderungen hinsichtlich Viskosität, Temperaturstabilität und auch Photopolymerisationsverhalten (Lichthärtung) gestellt. If the TCO ink processed through print heads (piezo process, drop-on-demand), such as, for example, in the drop-on-Powder- or PolyJet-process, have special requirements with regard to viscosity, temperature stability, due to the limited process parameters asked and Photopolymerisationsverhalten (curing). Nach dem selektiven Jetten der TCO-Tinte für die Bereiche der Leiterbildstruktur innerhalb einer Schicht wird die TCO-Tinte mittels UV-Licht ausgehärtet, bzw. fixiert. After selectively jetting the TCO ink for the image areas of the circuit structure within a layer of the TCO ink is cured using UV light, or fixed.
[0026] [0026]
Beim PolyJet-Verfahren geschieht dies in demselben Prozessschritt wie die Aushärtung des Formteil- und Stütz-Materials; When PolyJet method this is done in the same process step as the curing of the molding and the supporting material; beide bestehen aus einem Photopolymer. both made of a photopolymer.
[0027] [0027]
Bei dem Drop-On-Powder-Verfahren muss, sofern es sich bei dem eigentlichen Binder-Material nicht um ein Photopolymer handelt, eine zusätzliche Vorrichtung zur Aushärtung der TCO-Tinte, wie z. B. ein UV-Strahler, in das System integriert werden. B. must In the drop-on-Powder-process unless it is a photopolymer during the actual binder material, an additional device for curing the TCO ink such., A UV lamp, integrated into the system become.
[0028] [0028]
Da es sich bei der TCO-Tinte um ein transparentes Material handelt, kann es aus praktischen Gründen sinnvoll sein, die TCO-Tinte einzufärben, um die Leiterbildstruktur in dem fertig gedruckten Formteil optisch erkennbar zu machen. Since this is at the TCO ink is a transparent material, it may be useful to color the TCO ink to make the printed image pattern visually recognizable in the completed printed form part for practical reasons.
[0029] [0029]
Die unterschiedlichen Bereiche für das selektive Auftragen/Jetten der unterschiedlichen Materialien für Formteil und Schaltungsstruktur werden durch das Zusammenführen entsprechender 3D-CAD-Dateien für Formteil und Schaltungsstruktur vorgegeben, siehe The different areas for the selective application / jetting of different materials for molding and circuit structure are determined by merging corresponding 3D CAD files for molding and circuit structure, see 1 1 . ,
[0030] [0030]
Im Europapatent In Europe Patent EP 2 072 223 B1 EP 2072223 B1 „Vorrichtung und Verfahren zur Herstellung von dreidimensionalen Objekten aus verschiedenartigen Materialien mittels Rapid Prototyping” wird ein mögliches Verfahren zur Daten-Verarbeitung und -Bereitstellung beschrieben. "Device and method for producing three-dimensional objects of various materials by means of Rapid Prototyping" is one possible method for data processing and deployment described. [0031] [0031]
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Herstellung von dreidimensionalen Formteilen mit integrierter Leiterbildstruktur mittels additiver Fertigungsverfahren, wie z. B. PolyJet oder Drop-On-Powder, unter Einsatz nicht elektrisch leitfähiger Materialien für das Formteil und einer TCO-Tinte zur Erzeugung der Leiterbildstruktur einzusetzen, wobei die eigentlichen Leiterbahnen durch einen anschließenden chemischen oder galvanischen Prozess durch Ablagern von Metall auf der Leiterbildstruktur erzeugt werden. The invention has the object of providing an apparatus and a method for producing three-dimensional molded parts with integrated conductive structure by means of additive manufacturing processes such. B. PolyJet or drop-on-Powder, using electrically non-conductive materials for the molding and a TCO -Tinte use to generate the conductor pattern structure, the actual conductor paths are produced by a subsequent chemical or galvanic process by depositing metal on the conductive pattern structure. Somit ist es möglich, sogenannte Molded Interconnected Devices (MID) in kleinen Stückzahlen bis hin zu einem Stück in effizienter Weise herzustellen, Thus, it is possible to so-called molded interconnect device (MID) in small quantities to produce one piece in an efficient manner, - a) ohne Werkzeuge fertigen zu müssen und a) to have finished without tools
- b) dabei die Anzahl der Fertigungsschritte zu reduzieren. b) thereby reducing the number of manufacturing steps.
[0032] [0032]
Die Aufgabe wird gelöst von einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Der nebengeordnete Anspruch betrifft ein mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestelltes Objekt. The object is achieved by a method having the features of claim 1. The ancillary claim relates to a product manufactured by the inventive method object.
[0033] [0033]
Die bekannten Vorrichtungen und Verfahren des Additive Manufacturing erlaubten bislang nur eine Variation von mechanischen und optischen Eigenschaften, nicht aber von elektrisch leitfähigen Eigenschaften. The known devices and methods of additive manufacturing allowed so far only a variation of mechanical and optical properties, but not of electrically conductive properties.
[0034] [0034]
Mittels des in der Erfindung beschriebenen Verfahrens gelingt es nun unter Einsatz der UV-härtenden TCO-Tinte, elektrisch leitfähige Strukturen sowohl oberflächlich als auch innerhalb eines dreidimensionalen Formteils zu generieren, wobei die eigentlichen Leiterbahnen durch einen anschließenden chemischen oder galvanischen Prozess durch Ablagern von Metall auf der Leiterbildstruktur erzeugt werden, um so Formteile mit integrierter Leiterbildstruktur, auch bekannt als Molded Interconnected Devices (MID), in kleinen Stückzahlen kostengünstig und schnell mittels Additive Manufacturing zu erzeugen. Using the procedure described in the invention it is now possible by using the UV-curable TCO ink to generate electrically conductive structures both superficial and within a three-dimensional shape portion, wherein the actual conductor tracks on by a subsequent chemical or galvanic process by depositing metal the conductor pattern structure can be produced, so as to produce molded parts with integrated conductive structure, also known as molded interconnect device (MID), in small quantities, inexpensively and quickly by means of additive manufacturing. Bevorzugte Technologien sind dabei das PolyJet- und das Drop-On-Powder-Verfahren. Preferred technologies are the PolyJet- and the drop-on-Powder process.
[0035] [0035]
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden rein beispielhaften und nicht-beschränkenden Beschreibung von Durchführungsformen des Verfahrens, im Zuge welcher auch Details einer entsprechenden Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens offenbart werden. Further details and advantages of the invention will become apparent from the following purely exemplary and non-limiting description of implementation of the method, which also details of a corresponding apparatus for performing the method are disclosed in the train.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
[0036] [0036]
1 1 zeigt ein Schaubild, in welchem schematisch die Zusammenführung der beiden Datensätze zu dreidimensionalem Formteil (3D-Substrat) und dreidimensionaler Leiterbildstruktur (3D-Schaltungsteil) zu einem gemeinsamen Objekt (3D-MID) dargestellt ist. shows a graph in which schematically the merging of the two sets of data to three-dimensional molding (3D-substrate), and three-dimensional head image structure (3D-circuit part) is shown to be a shared object (3D-MID).
[0037] [0037]
2 2 zeigt ein Schaubild, in welchem schematisch der Einsatz der TCO-Tinte innerhalb von Drop-On-Powder Verfahren und Vorrichtung dargestellt wird. shows a graph in which schematically the use of the TCO ink is represented within Drop-On-Powder Method and apparatus.
[0038] [0038]
3 3 zeigt ein Schaubild, in welchem schematisch der Einsatz der TCO-Tinte innerhalb von PolyJet Verfahren und Vorrichtung dargestellt wird. shows a graph in which schematically the use of the TCO ink is represented within PolyJet method and apparatus.
BESCHREIBUNG BEVORZUGTER DURCHFÜHRUNGSFORMEN DESCRIPTION OF PREFERRED MODES IMPLEMENTING
[0039] [0039]
In In 2 2 wird das klassische Drop-On-Powder Verfahren dargestellt, bei dem der Binder in Form einer Flüssigkeit/Tinte, z. T. auch in unterschiedlichen Farben, in einem Tank vorgehalten und durch einen Tintendruckkopf schichtweise selektiv auf das Pulverbett aufgetragen wird. the classical drop-on-Powder is presented method in which the binder in the form of a liquid / ink z. T. is applied also in different colors, held in a tank and by an ink print head in layers selectively on the powder bed.
[0040] [0040]
Im Rahmen der Erfindung wird nun ein zusätzlicher Tank und Druckkopf für die TCO-Tinte bereitgestellt und über die Software angesteuert. As part of the invention, an additional tank and head for the TCO ink is now provided and controlled by the software.
[0041] [0041]
Ein zusätzlich installierter UV-Strahler bewegt sich im Anschluss über die selektiv gebundene Pulverschicht und härtet die TCO-Tinte aus. An additionally installed UV lamp moves in connection via the selectively bound powder layer and hardens the TCO ink.
[0042] [0042]
In In 3 3 wird das Poly-Jet Verfahren dargestellt, das den Vorteil hat, dass die TCO-Tinte ähnlich prozessiert wird wie die Materialien (Photopolymere) für Formteil und Stützstruktur. the poly-jet method is illustrated, which has the advantage that the TCO ink is similarly processed as the materials (photopolymer) for molding and supporting structure. Alle 3 Materialien werden Schicht für Schicht selektiv in Abhängigkeit ihres 3D-Datensatzes mittels eines Drop-On-Demand Druckkopfes aufgetragen und direkt nach dem Auftrag mittels einer UV-Strahlungsquelle ausgehärtet. All 3 materials are selectively applied layer by layer in dependence of their 3D data set by means of a drop-on-demand print head and is cured immediately after application by means of a UV radiation source.
[0043] [0043]
Bei der Stereolithographie, bzw. dem 3D-DLP-Printing bietet sich die Über-Kopf-Methode an, bei der das Bauteil an einer Trägerplatte hängt, die sich Schicht für Schicht nach oben bewegt und das Material durch den transparenten Boden der Materialwanne hindurch belichtet wird. In stereolithography, or the 3D DLP-printing, the overhead method offers, in which the component is suspended from a support plate, which layer by layer moves upward and the material exposed through the transparent bottom of the material trough through becomes. Bei diesen beiden Verfahren werden die Materialien nicht selektiv aufgetragen, sondern mittels Laserstrahl oder Projektionsmaske pro Schicht und Struktur von Formteil und Leiterbild selektiv ausgehärtet. In these two methods, the materials are not selectively deposited, but is selectively cured by means of laser beam or projection mask per layer and structure of the molded part and conductor pattern. Da hier die Materialien über die gesamte Bauebene in einer Materialwanne (mit transparentem Boden) bereitgestellt werden, müssen die Materialwannen von Formteil-Material und Leiterbild-Material (TCO-Tinte) innerhalb des Generierungsprozesses einer Schicht ausgetauscht und die Schicht in Abhängigkeit der 3D-Datensätze Formteil und Leiterbild belichtet werden. Here, since the materials over the entire construction plane in a material sump is provided (with transparent bottom), the material wells of molding material and conductive pattern material (TCO) ink must be replaced in the generation process of a layer and the layer in dependence of the 3D data sets molding and conductive pattern to be exposed.
Bezugszeichenliste LIST OF REFERENCE NUMBERS
- 1 1
- 3D-Substrat 3D substrate
- 2 2
- 3D-MID 3D-MID
- 3 3
- 3D-Schaltungslayout 3D circuit layout
- 4 4
- Reservoir für flüssigen Binder A reservoir for liquid binder
- 5 5
- Reservoir für TCO-Tinte Reservoir for TCO ink
- 6 6
- Elektromagnetische Strahlungsquelle Electromagnetic radiation source
- 7 7
- Nevelierwalze für Pulverbett Nevelierwalze for powder bed
- 8 8th
- Kammer für Pulver-Zufuhr Chamber for powder feeding
- 9 9
- Hubzylinder für Pulver-Zufuhr Lifting cylinder for powder feeding
- 10 10
- Pulverbett powder bed
- 11 11
- Bauraum space
- 12 12
- Elektrisch leitfähige Struktur aus TCO-Tinte Electrically conductive structure of TCO ink
- 13 13
- Hubzylinder für Pulverbett Cylinders for powder bed
- 14 14
- Bauebene building plane
- 15 15
- Dreidimensionales Bauteil Three-dimensional component
- 16 16
- Tintenstrahl-Druckkopf Inkjet printhead
- 17 17
- TCO-Tinten-Druckkopf TCO ink print head,
- 18 18
- Partikel-Sammelgefäß Particle collection vessel
- 19 19
- Planierfräse GRADER
- 20 20
- Elektromagnetische Strahlungsquelle Electromagnetic radiation source
- 21 21
- Bauteil component
- 22 22
- Elektrisch leitfähige Struktur Electrically conductive structure
- 23 23
- Hubzylinder für Trägerplattform Lift cylinders support platform
- 24 24
- Trägerplattform carrier platform
- 25 25
- Reservoir für Baumaterial Reservoir for building material
- 26 26
- Reservoir für Stützmaterial Reservoir for supporting material
- 27 27
- Reservoir für TCO-Tinte Reservoir for TCO ink
- 28 28
- Stützstruktur aus Stützmaterial Support structure of supporting material
- 29 29
- Druckköpfe für Baumaterial, Stützmaterial und TCO-Tinte Printheads for building material, support material and TCO ink
