Die Hybride Mikro-Stereolithographie als Weiterentwicklung in der Polymerbasierten Additiven Fertigung

Zusammenfassung

In diesem Beitrag wird das neuartige additiven Herstellungsverfahren der Hybriden μ-Stereolithographie vorgestellt. Es vereint die Vorteile eines herkömmlichen Stereolithographieprozesses mit der Beschichtungstechnologie des Aerosol-Jet-Druckens. Die neuartige Beschichtungstechnologie des Aerosol-Jet-Druckens ist in der Herstellung von leitfähigen elektrischen Leiterbahnen bekannt. Durch den Auftrag über einen zuvor generierten Tröpfchenstrom in der Größenordnung von ein bis fünf Mikrometern sind sehr geringe Schichtdicken möglich, die eine neue Detailgenauigkeit in horizontaler Richtung erlauben. Als Material kommt dabei ein Prepolymer zum Einsatz, das in einem folgenden Bearbeitungsschritt mittels UV-Laserstrahlquelle selektiv polymerisiert werden kann. Dies erlaubt eine hohe Detailauflösung von bis zu fünf Mikrometern in der Ebene. Ein Anwendungsbeispiel zur Nutzung dieser hohen Auflösungsmöglichkeiten ist die Herstellung von polymeren Wellenleitern, die aufgrund ihrer Beschaffenheit als Lichtwellenleiter nur sehr geringe Fertigungstoleranzen aufweisen dürfen. Eine weitere Herausforderung stellt zudem die Verarbeitung von zwei unterschiedlichen Materialien dar, weil ähnlich eines Stufenindexlichtwellenleiters in einer Glasfaser der Brechungsindexunterschied hinreichend groß gewählt sein muss.

Zusammenfassung

In diesem Beitrag wird das neuartige additiven Herstellungsverfahren der Hybriden μ-Stereolithographie vorgestellt. Es vereint die Vorteile eines herkömmlichen Stereolithographieprozesses mit der Beschichtungstechnologie des Aerosol-Jet-Druckens. Die Stereolithographie hat in den letzten Jahren immer weitere Anwendungsgebiete erschlossen mit der Tendenz zu serienhergestellten individuell gefertigten 3D-Bauteilen. Die neuartige Beschichtungstechnologie des Aerosol-Jet-Druckens ist in der Herstellung von leitfähigen elektrischen Leiterbahnen bekannt. Durch den Auftrag über einen zuvor generierten Tröpfchenstrom in der Größenordnung von ein bis fünf Mikrometern sind sehr geringe Schichtdicken möglich, die eine neue Detailgenauigkeit in horizontaler Richtung erlauben. Als Material kommt dabei ein Prepolymer zum Einsatz, das in einem folgenden Bearbeitungsschritt mittels UV-Laserstrahlquelle selektiv polymerisiert werden kann. Dies erlaubt eine hohe Detailauflösung von bis zu fünf Mikrometern in der Ebene. Ein Anwendungsbeispiel zur Nutzung dieser hohen Auflösungsmöglichkeiten ist die Herstellung von polymeren Wellenleitern , die aufgrund ihrer Beschaffenheit als Lichtwellenleiter nur sehr geringe Fertigungstoleranzen aufweisen dürfen. Eine weitere Herausforderung stellt zudem die Verarbeitung von zwei unterschiedlichen Materialien dar, weil ähnlich eines Stufenindexlichtwellenleiters in einer Glasfaser der Brechungsindexunterschied hinreichend groß gewählt sein muss. Erste Lichtleittests konnten die qualitative Leitung eines eingekoppelten Signals zeigen.