Der 3D-Druck gewinnt immer mehr an Bedeutung bei der industriellen Fertigung. Er macht es nicht nur m\u00f6glich, sehr komplexe Formen herzustellen, die mit her-k\u00f6mmlichen Verfahren kaum zu verwirklichen w\u00e4ren. Mit seiner Hilfe lassen sich auch kleine Losgr\u00f6\u00dfen wirtschaftlich produzieren. Allerdings stellte die Integration von elektronischen Komponenten und somit auch die Herstellung von individualisierten Sensoren bisher eine Herausforderung dar. Hier hat jetzt das Fraunhofer IPA zusammen mit den baden-w\u00fcrttembergischen Unternehmen ARBURG und Balluff einen Durchbruch erzielt.<\/p>\n
F\u00fcr Aufgaben in der Automatisierungstechnik sind Sensoren in individualisierter Form interessant, da diese vielseitig eingesetzt werden k\u00f6nnen. Induktive N\u00e4herungssensoren sind in zylindrischen Metallgeh\u00e4usen verf\u00fcgbar, in die eine Spule, eine Platine und ein Stecker in einer starren Konstellation eingebaut werden \u2013 eine Standard-Komponente mit festgelegter Geometrie. In der Automatisierungstechnik werden induktive N\u00e4herungssensoren in gro\u00dfer St\u00fcckzahl eingesetzt, um metallische Objekte ber\u00fchrungslos zu erkennen. Sie k\u00f6nnen in industriellen Anwendungen jedoch nicht nur registrieren, dass sich ein Bauteil angen\u00e4hert hat, sondern auch in welcher Entfernung es sich befindet. Allerdings gibt es noch keine induktiven N\u00e4herungssensoren, die sich mit ihrer Geh\u00e4useform in eine bestimmte Umgebung einpassen, etwa in einen Roboterarmgreiferfinger.<\/p>\n
Ein Geh\u00e4use mit beliebiger Form<\/strong><\/p>\n Warum also nicht das Geh\u00e4use des Sensors aus Kunststoff drucken, um es in beliebiger Form herstellen zu k\u00f6nnen? Genau das hat ein Forschungsteam vom Zentrum f\u00fcr additive Produktion am Fraunhofer-Institut f\u00fcr Produktionstechnik und Automatisierung IPA nun getan. Unterst\u00fctzt wurde es dabei von Mitarbeitenden des Anlagenherstellers f\u00fcr die Kunststoffverarbeitung ARBURG GmbH & Co. KG sowie des Sensor- und Automatisierungsspezialisten Balluff GmbH.<\/p>\n F\u00fcr das Geh\u00e4use des Sensors war ein Kunststoff mit hoher Durchschlagfestigkeit und flammhemmenden Eigenschaften gefordert. Die Fachleute w\u00e4hlten den teilkristallinen Kunststoff Polybutylenterephthalat (PBT), der standardm\u00e4\u00dfig als Spritzgusswerkstoff f\u00fcr die Herstellung von Elektronikgeh\u00e4usen eingesetzt wird. Allerdings wurde eine solche Materialtype bislang nicht f\u00fcr den 3D-Druck verwendet, sodass Pionierarbeit n\u00f6tig war.<\/p>\n Leiterbahnen im 3D-Druck<\/strong><\/p>\n Der Kunststoff kam als Granulat in den sogenannten \u00bbfreeformer\u00ab, das industrielle additive Fertigungssystem von ARBURG. Dieser verf\u00fcgte \u00fcber eine Materialaufbereitung mit spezieller Plastifizierschnecke. Nach dem Aufschmelzen des Standard-Granulats folgte das werkzeuglose Freiformen: Ein hochfrequent getakteter D\u00fcsenverschluss trug kleinste Kunststofftropfen aus, die mit Hilfe eines beweglichen Bauteiltr\u00e4gers exakt positioniert werden konnten. Auf diese Weise entstanden im freeformer Schicht f\u00fcr Schicht dreidimensionale Bauteile mit Kavit\u00e4ten, in die w\u00e4hrend des Druckprozesses Bauteile eingelegt werden konnten. Um dies zu erm\u00f6glichen, unterbrach der freeformer den Bauprozess automatisch in den jeweiligen Schichten, sodass es m\u00f6glich war Spule, Platine und Stecker passgenau zu integrieren. Mit einem Dispenser konnten im Anschluss, in einer separaten Anlage, die Leiterbahnen aus Silber im Inneren des Geh\u00e4uses erzeugt werden. Schlussendlich war es notwendig die Kavit\u00e4ten mit dem freeformer zu \u00fcberdrucken und mit Polyurethan zu vergie\u00dfen.<\/p>\n Das Team stellte auf diese Weise mehr als 30 Demonstratoren der individualisierten Sensoren her, um sie anschlie\u00dfend auf Herz und Nieren zu testen: Die Bauteile mussten etwa Temperaturwechsel und Vibrationen verkraften, sie mussten wasserdicht sein und einen elektrischen Isolationstest bestehen. Durch Optimierung von Design und Herstellungsprozess wurden die Tests am Ende erfolgreich absolviert.<\/p>\n Das Forschungsprojekt \u00bbElektronische Funktionsintegration in additiv gefertigte Bauteile\u00ab hatte eine Laufzeit von anderthalb Jahren. Stefan Pfeffer, der das Projekt am Fraunhofer IPA verantwortete, forscht derzeit in Kooperation mit ARBURG daran, wie zuk\u00fcnftig auch leitf\u00e4hige Kunststoffe eingesetzt werden k\u00f6nnen, um weitere Anwendungsfelder zu erschlie\u00dfen.<\/p>\n Das Fraunhofer-Institut f\u00fcr Produktionstechnik und Automatisierung IPA, kurz Fraunhofer IPA, ist mit ann\u00e4hernd 1 000 Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern eines der gr\u00f6\u00dften Institute der Fraunhofer-Gesellschaft. Der gesamte Haushalt betr\u00e4gt \u00fcber 74 Mio \u20ac. Organisatorische und technologische Aufgaben aus der Produktion sind Forschungsschwerpunkte des Instituts. Methoden, Komponenten und Ger\u00e4te bis hin zu kompletten Maschinen und Anlagen werden entwickelt, erprobt und umgesetzt. 15 Fachabteilungen arbeiten interdisziplin\u00e4r, koordiniert durch 6 Gesch\u00e4ftsfelder, vor allem mit den Branchen Automotive, Maschinen- und Anlagenbau, Elektronik und Mikrosystemtechnik, Energie, Medizin- und Biotechnik sowie Prozessindustrie zusammen. An der wirtschaftlichen Produktion nachhaltiger und personalisierter Produkte orientiert das Fraunhofer IPA seine Forschung.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":" Der 3D-Druck gewinnt immer mehr an Bedeutung bei der industriellen Fertigung. Er macht es nicht nur m\u00f6glich, sehr komplexe…<\/p>\n","protected":false},"author":2,"featured_media":27137,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[24,16],"tags":[],"series":[],"class_list":["post-27136","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-plas-tv-meldungen-auf-der-startseite-unterhalb-slider","category-plast-tv-textmeldungen"],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/plas.tv\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/posts\/27136","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/plas.tv\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/plas.tv\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/plas.tv\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/users\/2"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/plas.tv\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Fcomments&post=27136"}],"version-history":[{"count":1,"href":"https:\/\/plas.tv\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/posts\/27136\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":27138,"href":"https:\/\/plas.tv\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/posts\/27136\/revisions\/27138"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/plas.tv\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/media\/27137"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/plas.tv\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Fmedia&parent=27136"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/plas.tv\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Fcategories&post=27136"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/plas.tv\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Ftags&post=27136"},{"taxonomy":"series","embeddable":true,"href":"https:\/\/plas.tv\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Fseries&post=27136"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}